sunetulAcusticaDefiniieDin punct de vederefiziologic,sunetulconstituie senzaia produs asupraorganului auditivde ctre vibraiile materiale ale corpurilor i transmise pe calea undelor acustice.

DefiniieDin punct de vederefizic,sunetulare o definiie mai larg, el nefiind legat de senzaia auditiv: orice perturbaie (energie mecanic) propagat printr-un mediu material sub forma unei unde se numetesunet. n aceast definiie se includ i vibraii la frecvene din afara domeniului de sensibilitate al urechii:infrasunete(sub 20 Hz) iultrasunete(peste 20 kHz).

Caz particularUn caz particular de sunet estezgomotul, care se remarc prin lipsa obiectiv sau subiectiv a unei ncrcturi informaionale. Zgomotul deranjeaz fie prin senzaia neplcut pe care o produce, fie prin efectul negativ asupra transmiterii de informaie. Orice zgomot poate fi perceput ca sunet util dac i se atribuie o valoare informaional.

Caracteristicile sunetuluiSunetele i zgomotele de orice fel i orice provenien se deosebesc ntre ele prin patru caracteristici principale: nlimea, durata, tria (intensitatea) i timbrul. Aceste marimi nu sunt independente. La nivelul percepiei, tria i nlimea se influeneaz reciproc.

nlimea sunetelor se refer lafrecventade vibraie a coloanei de aer,coardelorsaumembranelorce producsunetul. Aceast caracteristic a sunetelor este relativ, n funcie de nlimea unui ton de reper, odat cu cretereafrecventeicrescnd i nlimea.

Sunetul emis de o surs are un caracter complex, deoarece, n afar de sunetul fundamental, sursele sonore emit i diferite armonici superioare (sunete ce au frecvenele egale cu multipli ai frecvenei sunetului fundamental). Analiza structurii unui sunet permite obinerea unui spectru caracteristic fiecrei surse (aa numita amprent sonor). Aceast proprietate permite recunoaterea persoanelor dup voce.

Sunetele muzicale i frecvena lor

Procesul prin care se atribuie nume de note diferitelor nlimi (frecvene) se numete acordare. n muzica contemporan, acordajul se realizeaz astfel nct frecvenei de 440Hz s i corespund nota La (A).

Diferena n numrul de vibraii pe secund dintre dou sunete cu nlimi diferite se numete interval (prim - aceeai nlime, secund, ter, cvart, cvint, sext, septim, octav, .a.m.d). Dou sunete cu frecvena f , respectiv 2f , se afl la o octav unul de cellalt, deci reprezint aceeai nota muzicala. Spre exemplu, fiecare not La poate fi exprimat matematic astfel:

An+3=2n 440Hz Durata (sau valoarea) reprezint carateristica sunetului de a fi mai lung sau mai scurt n timp. Aceasta se calculeaz din momentul impactului pn la dispariia ultimei vibraii sonore percepute. Prin intensitate sonor (n sens fiziologic) se nelege senzaia pe care o produce asupra organului nostru auditiv amplitudinea unei vibratii sonore, altfel spus, volumul vibraiei. Cu ct amplitudinea vibraiilor este mai mare, cu att crete i intensitatea sunetului rezultat, i invers. Aceasta se msoar prin unitile denumite n fizic foni sau decibeli (1fon = 1 decibel).

Amplitudinea unei vibraii depinde de urmtorii factori:cantitatea de energie ce se imprim micrii vibratorii i se transmite mediului ambiant;distana la care se afl corpul vibrator fa de aparatul auditiv receptor;mediul n care se propag (aer liber, sal nchis, prezena unor obstacole absorbante etc.)

Limitele auzului umanPragul inferior, dedesubtul cruia sunetele nu mai sunt sesizate de urechea uman este nsemnat prin 0 decibeli. Limita superioar este de aproximativ 140 de decibeli, dincolo de care sunetele nu mai pot fi auzite corect, deoarece intensitatea prea mare distorsioneaz perceperea auditiv, producnd chiar senzaii dureroase. Supradimensionarea intensitii unor sunete sau zgomote peste limitele fiziologice admise (trecerea dincolo de pragul durerii) sau expunerea pe timp ndelungat la poluare fonic, au drept consecin deteriorarea i compromiterea aparatului auditiv.Timbrul este calitatea sunetului ce permite urechii sa perceapa distinct doua sunete complexe de aceeasi inaltime si de aceeasi intensitate produse de instrumente muzicale diferite. Timbrul intsrumentelor muzicale difera prin numarul si intensitatea armonicelor.

Viteza sunetuluiViteza cu care se propag undele sonore depinde de mediul de propagare, n particular de elasticitatea i densitatea acestuia. nfluide(gazeilichide) particip la propagarea sunetului numai deformarea volumic a mediului; la solide mai intervin i forele de forfecare. Exemple:aer: 343 m/s (la 20C);apdulce: 1435 m/s;oel: 5100 m/s.

Sunetele nu se propaga prin vid !!!Nivel de zgomot

Forme de unda

Tipuri de unde

n funcie de frecvena undelor mecanice i de efectul fiziologic pe care l produc asupra organului auditiv uman, distingem:Unde sonore, care nu produc o senzaie dureroas i au frecvena cuprins ntre 16 Hz i 20 kHz.Unde infrasonore, care nu produc o senzaie dureroas i au frecvena mai mic de 16 Hz.Unde ultrasonore, care produc o senzaie de durere i au frecvena mai mare de 20 kHz.Acorduri

Perceperea sunetelor

Emiterea sunetelor

AcusticAcustica este o ramur a fizicii al crui obiect l constituie studiul producerii i propagrii undelor acustice, precum i al efectelor produse n urma interaciei acestora cu mediul pe care l strbat. Prezint numeroase aplicaii n tehnic (electroacustic, ultraacustic), medicin (acustica fiziologic), n arhitectur la proiectarea slilor de spectacol, a cldirilor cu izolare fonic (acustica arhitectural) etc.

Producerea i propagarea sunetelorVibraiile corpurilor materiale se propag prin aer (i n general, prin orice alt gaz) i ajungnd la ureche produc senzaia auditiv, pe care o numim sunet. Trebuie s menionm ns c nu toate oscilaiile recepionate de ureche sunt percepute auditiv. Obiectul acusticii l constituie studiul producerii i propagrii sunetelor, nglobnd aici nu numai vibraiile auditive, ci pe cele care nu produc senzaie auditiv, cum ar fi ultrasunetele.

Vibraile produse ntr-un punct al unui mediu se propag n acel mediu din aproape n aproape sub form de unde. n aer (ca i n orice alt gaz) sau n lichide avem de-a face cu unde longitudinale. Undele sonore fiind oscilaii ale mediului produse de vibraiile unor corpuri materiale, vor avea proprietile undelor elastice. Astfel viteza de propagare va fi: unde:M - masa unui mol de gaz T - temperatura absolut R - constanta gazelor - raportul dintre cldura specific a gazului la presiune constant i, respectiv, la volum constant

Propagarea sunetului n aer Deoarece ne intereseaz ndeosebi propagarea sunetului n aer, v prezentm un tabel cu valorile vitezei pentru unele medii (pentru gaze i lichide este indicat i temperatura):

Surse sonoreOrice corp care vibreaza poate servi ca sursa de unde elastice in mediul in care se afla, adica poate fi o sursasonora. Sunetele se produc in corzi vibrante (vioara, corzile vocale umane), coloane de aer vibrante (orga, clarinet), placi si membrane vibrante (xilofon, difuzor, toba).

Tuburile sonoreTuburile constituie o piesa principala pentru instrumentele de suflat, avand rolul rezonatorului. Sursasonorapropriu-zisa o constituie ancia prin care se produce oscilatia aerului, care formeaza unde stationare in tubul sonor. Modul cum se formeaza componentele sunetului in tuburi deschise sau inchise este redat in figura 1,asib.

Ventrul se formeaza intotdeauna la ancie. Componentele sunetului se obtin , pentru tubul deschis, din relatia :n= vn/2l,iar pentru tubul inchis din relatia :n= v(2n-1)/4l.Intr-un tub deschis frecventa fundamentala corespunde (aproximativ) unui ventru al elongatiilor la fiecare capat si unui nod al elongatiilor in mijlocul tubului , asa cum arata figura 1 -a. Desenele urmatoare din aceeasi figura arata 2 tonuri superioare : armonica a doua si armonica a treia. Prin urmare intr-un tub deschis frecventa fundamentala este v/2l si sunt prezente toate armonicile.Intr-un tub inchis, capatul este un nod al elongatiilor. Figura 1 -barata modurile de vibratie ale unui tub inchis. Frecventa fundamentala este v/4l ceea ce constituie jumatate din frecventa fundamentala a unui tub deschis de aceeasi lungime. Singurele tonuri superioare prezente sunt cele care dau un nod al elongatiilor la capatul inchis si un ventru la capatul deschis. Prin urmare, dupa cum se arata in figura 1-b, armonicile a doua, a patra etc. lipsesc. Deci intr-un tub inchis sunt prezente numai armonicile impare. Inaltimea sunetelor date de un tub deschis este deci diferita de cea a unui tub inchis.Coardele sonoreSe considera o coarda de lungime l, fixata la ambele capete. Daca ea este ciupita, se vor propaga vibratii transversale de-a lungul corzii; aceste perturbatii se reflecta pe capetele fixe si se formeaza astfel o unda stationara. Modurile proprii de vibratie ale corzii sunt astfel excitate si aceste vibratii dau nastere unor unde longitudinale in aerul inconjurator, care le transmite pana la urechile noastre ca un sunet muzical.Cand producem vibratii in aceasta coarda in locurile in care este fixata, se formeaza noduri; iar la mijlocul coardei se va forma un ventru (figura 2 a). Acestor vibratii le corespunde o anumita frecventa 1.

Dar, in afara de aceasta unda stationara , se poate stabili in coarda o unda stationara cu trei noduri: doua la capetele coardei si unul la mijloc (figura 2 -b). Acestei vibratii ii corespunde frecventa 2, de 2 ori mai mare decat frecventa 1a primei vibratii. Tot astfel se pot stabili unde stationare cu patru noduri (figura 2 -c) de frecventa 3, etc. Asadar aceeasi coarda poate emite vibratii sonore nu numai cu frecventa fundamentala 1, ci si cu asa-anumitele armonice superioare (tonuri superioare) de frecvente k=(k+1)1, unde k este un numar intreg. Tonurile superioare ale caror frecvente sunt multipli intregi ai frecventei fundamentale, formeaza o serie armonica. Fundamentala este prima armonica. Frecventa 21este primul ton superior sau a doua armonica, frecventa 31este al doilea ton superior sau a treia armonica s.a.m.d.Coarda este sursa sonora pentru majoritatea instrumentelor. Acestea emit sunete atat direct, cat si prin cutia de rezonanta, care are o importanta esentiala pentru timbrul sunetului.Intensitatea sunetului emis este determinata de amplitudinea vibratiilor sistemului sonor. Totusi, in unele cazuri, sursa de vibratii nu da un sunet intens, chiar in cazul amplitudinilor mari. De exemplu, daca intindem o coarda intre doua cleme tari si o lovim, vom obtine un sunet foarte slab. De asemenea, daca lovim un diapazon si il tinem in mana, sunetul aproape ca nu se aude. Aceasta se explica prin faptul ca, in cazurile mentionate coarda vibranta sau piciorul diapazonului nu formeaza comprimari si dilatari ale aerului care duc la aparitia unei unde longitudinale sonore. Legatura dintre sistemul care vibreaza si aerul inconjurator este insuficienta si sistemul radiaza slab. Pentru a se intari sunetul coardele se monteaza pe cutii, suprafete de lemn. Vibratiile coardei se transmit suprafetei mari de lemn, in jurul careia fluxurile de aer inchise devin imposibile. In vecinatatea cutiei se formeaza unde de compresie si dilatare, care dau nastere unui sunet intens. Acelasi rol il joaca si capacul pianului. Intensificarea radiatiei explica si cresterea intensitatii sunetelor in cazul rezonantei sistemului.Instrumente muzicaleInstrumente cu coardeGenerarea sunetuluiSunetele origineaz cu vibraia coardelor (produs cu un arcu, prin ciupire sau prin lovire). Frecvena de oscilaie a unei coarde, care determin nlimea sunetului, este dat de trei factori: lungimea coardei, greutatea coardei pe unitatea de lungime i tensiunea din coard.Instrument Observaii generaleLut Are cutia de rezonan bombat, gtul relativ scurt cu 6 coarde duble i cheile dispuse n unghi drept. In Evul Mediu se cnta cu o pan, iar ulterior prin ciupire cu degetele.MandolinUn instrument asemntor lutei la care se cnt prin ciupire cu plectru.Banjo

Un instrument cu o cutie de rezonan clindric, cu patru sau cinci coarde.

Instrument Observaii generaleiterO familie de instrumente cu coardele i cutia de rezonan de aceeai lungime.LirUn instrument n care coardele vibreaz liber paralel cu placa de rezonan.HarpUn instrument n care coardele vibreaz liber perpendicular pe placa de rezonan.ClavecinClavecinul este format dintr-o cutie coninnd o plac de rezonan (tabl armonic) pe care sunt ntinse coardele. Apsnd o clap, executantul ridic o limb de lemn prevzut cu un cioc din piele plasat lng o coard; acest cioc ciupete coarda i o face s vibreze, aa cum degetul ciupete i face s vibreze coarda chitarei.VioarVioara este instrumentul cu coarde iarcucu acordajul cel mai nalt.Timbrul viorii este mai strlucitor dect alviolei. Acordajul este n cvinte.VioloncelVioloncelul are dimensiuni mult mai mari dect vioara sau viola i un registru mai grav. Acordajul este cu o octav sub cel al violei.ViolViola este un instrument din familia viorii cu dimensiuni intermediare ntre cele ale viorii i ale violoncelului. Timbrul violei este mai ntunecat dect cel al viorii. Acordajul este cu o cvint sub cel al viorii.ContrabasEste cel mai mare i cel mai grav ca sonoritate instrument cu coarde i arcu. Acordajul este n cvarte.Instrument Observaii generaleViola d'amoreUn instrument de mrimea violei cu coarde rezonante.ClavicordUn instrument cu mecanism de claviatur n care apsarea unei clape separ o coard n dou pri, cu doar una din acestea lsat s vibreze liber.PianNoul instrument propune o palet expresiv, o amploare sonor i o bogie a timbrului fr precedent.ambalAcionat prin apsare cu bagheteInstrumente de percutieInstrument Observaii generaleTimpanTimpanul este format dintr-o membran ntins pe o emisfer de metal. nlimea sunetului produs poate fi ajustat prin tensionarea membranei.XilofonXilofonul este alctuit dintr-un sistem de plci de lemn acordate diferit, care rsun cnd sunt lovite cu nite ciocnae de lemn.CelestCelesta este un instrument cu claviatur de tipul pianului, la care sunetul, cu timbru dulce i cristalin, se produce prin lovirea unor plci metalice cu ciocane de lemn.VibrafonVibrafonul este un instrument de percuie format din plci de metal aezate deasupra unor tuburi de rezonan n care prelungesc vibraia i amplific sunetul produs prin lovirea plcilor cu baghete.ClopotSunetul de cea mai lung durat al unui clopot este la o octav sub fundamental (care este definit ca tonul de cea mai mare intensitate). Armonicele sunt la o ter mic, o cvint perfect i o octav peste fundamental. Acordajul se face prin modificarea selectiv a grosimii plcii de metal. De exemplu, micorarea grosimii la un nod al unei armonice va descrete frecvena acesteia.GongGongul este format dintr-un disc de metal uor bombat, suspendat de un cadru.TriangluTrianglul (sau triunghiul form ieit din uz), este format dintr-un cadru metalic triunghiular suspendat care este lovit cu o baghet metalic.