Физика музыкальных инструментов

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. 3

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 5

1.1. Клавишные музыкальные инструменты 5

1.2. Что такое звук? 20

1.3. Музыкальный звук 21

1.4. Характеристики звука 23

1.4.1. Громкость звука (интенсивность) 23

1.4.2. Тембр (спектральный состав) 24

1.4.3. Длительность звука 24

1.4.4. Высота звука (частота) 25

1.4.5. Мажорная гамма 26

1.4.

6. Музыкальный интервал 27

1.5. Распространение звука 27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29

Список литературы 30

ВВЕДЕНИЕ

Музыка очень многогранна. Это целый мир звуков: тиканье часов и гул моторов, шелест листьев и завывание ветра, пение птиц и голоса людей. Испокон веков наша земля была гигантской музыкальной мастерской и концертной эстрадой. В любой глуши человек пел, играл, выделывал то, что свистит, гудит, гремит. Это было нужно как воздух, ибо музыка помогала ему в труде, украшала радость, облегчала печаль. Музыка сближала, роднила, объединяла людей. Она всюду. Без неё нельзя. По старинным верованиям, музыка не только услада, но и причина событий. Она способна вызвать солнце и утопить хлеб в дождях.

Но что же издаёт музыку? Это множество музыкальных инструментов. Я решила остановиться на клавишных, потому что они обладают красочным многообразием звучания, которое позволяет особенно ярко воплощать любые образы – от картин природы и событий общественной жизни до тончайших оттенков человеческих переживаний. Но не только это заинтересовало меня в клавишных инструментах, было интересно разобраться в их устройстве, в истории происхождения, в том, как они возникли и совершенствовались. Действительно, сейчас, например, на фортепиано играет почти каждый третий ученик. Но вряд ли кто-то из них хотя бы раз задумывался, почему при нажатие клавиши возникает звук и откуда он вообще берётся. А ведь при нажатии только одной клавиши, тем более во время исполнения какого-либо произведения, внутри инструмента происходит множество процессов, сотни процессов, которые напрямую связаны с физикой. Именно поэтому я решила рассмотреть устройство фортепиано с точки зрения физики. Тем более, что я занималась и училась игре на фортепиано, что более привлекло меня к этой работе. Таким образом, я поставила перед собой цель:

Разобраться в физических основах действия клавишных инструментов. И исследовать при помощи компьютера характеристики звуков фортепиано.

1. Изучить историю возникновения клавишных инструментов.

2. Разобраться в понятиях звук и музыкальный звук.

3. Разобраться в характеристиках музыкального звука и исследовать их на опытах, с помощью фортепиано и компьютера.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1. Клавишные музыкальные инструменты

Клавикорд

Клавикорд — это самый первый клавишный инструмент. Дословно перевести это название можно как клавишеструнник. История первого клавишеструнника началась в ХI в. с инструмента со странным названием английская шахматная доска. Сведений о нем сохранилось очень мало, в основном догадки и предположения. Одни считают, что на крышке инструмента была изображена шахматная доска, чтобы использовать его не только для музицирования. Другие предполагают, что чередование коротеньких черных и белых клавиш напоминало клетки шахматной доски, а третьи высказывают мнение, что произошла путаница в словах, одно слово с течением времени стали принимать за другое, и понятие шахматная имело раньше другой смысл, никак не относящийся к шахматам.

Как была устроена английская шахматная доска? Точно этого не знает ни кто. Одни считают, что этот инструмент был конструктивно не слишком удачен, поэтому он и уступил место клавикорду. Другие полагают, что неудачным было только мнения, будем считать клавикорд первым клавишеструнником. Это был действительно замечательный инструмент, чрезвычайно простой и в то же время обладающий нежным серебристым звучанием. Несколько столетий он услаждал слух людей самых разных сословий. Уже появился клавесин, еще позже — фортепиано, а клавикорд все еще выдерживал конкуренцию, и многие предпочитали слушать его, настолько завораживающими были звуки.

Давайте проследим его историю. Итак, к одному из многострунников, потомков монохорда, приспособили клавишный механизм. Его устройство было очень простым. К концу каждой клавиши крепился вертикальный латунный стержень — тангент. Его верхний конец поднимался, ударяя по струне снизу, и оставался прижатым к ней все время, пока клавиша была нажата. Стоило музыканту поднять палец, как тангент своим весом опускал клавишу, и она занимала первоначальное положение.

Струна расположена над ним. Если нажать клавишу, тангент поднимается и ударит по струне.

Все струны клавикорда поначалу были совершенно одинаковыми я даже настраивались одинаково. А разные звуки от разных клавиш получались вот как. Тангент, извлекая звуки, одновременно делил струну на две части — звучащую и не звучащую. Звучащая часть, естественно, оставалась свободной, а не звучащая приглушалась. Соотношение этих частей при нажатии разных клавиш было неодинаковым, поэтому и звуки получались разными по высоте: чем короче звучащая часть, тем выше звук.

Механизм приглушения частей струн, которые не должны были звучать, был очень простым. После настройки ту часть струны, которая не должна была звучать, оплетали вблизи конца суконной полоской или другим приглушающим материалом. Когда планка опускалась, и тангент отделился от струны, глушитель сразу же действовал по всей длине струны, и она смолкала.

Мастера, которые строили клавикорды, шли на некоторую хитрость: использовали одну струну для двух или трех клавиш: тангенты этих клавиш ударили ее в разных местах, и звуки получались разными. Так удавалось делать клавикорд компактнее — в нем было вдвое или даже втрое меньше струн, чем в клавесине. Клавикорд — инструмент многоголосный, т.е. способный одновременно издавать несколько различных звуков. Но если каждая струна предназначена для трех клавиш, то при одной нажатой две другие обречены на бездействие.

В старинных клавикордах каждая струна была рассчитана на несколько звуков; в данном случае – на три. На нижнем рисунке нажата средняя клавиша из трёх. Если нажать левую клавишу, звучащая часть струны будет длинее, а значит, звук ниже. При нажатии правой клавиши звук будет выше.

Многоголосие получалось не вполне свободным. И в конце XVII в. стали делать клавикорды, в которых число струн было равно числу клавиш. Поскольку каждая клавиша управляла теперь собственной струной, появилась возможность варьировать в одном инструменте длину, толщину и материал струны, подбирать для каждого звука наиболее подходящие.

Здесь уместно коротко рассказать об истории струны. Первые струны, появившиеся еще в каменном веке, не отличались от тетивы лука. Они делались из древесного волокна, жил и волоса животных. Когда люди научились выделывать шелк, этот достаточно прочный и эластичный материал тоже стал использоваться для изготовления струн. Шелковые струны звучали тихо, но приятно.

Металлические струны сначала были медными и латунными. Их нельзя было сильно натягивать, потому что они рвались. А звук слабо натянутых струн был очень негромким и быстро затухал. И только в XVII в. научились производить стальные струны. Потом некоторые из них стали обвивать латунной или медной канителью, что делало толстую струну более упругой, увеличивало длительность звучания и улучшало тембр.

 Скачать реферат