Ilustracja przedstawia różnokolorowe fale biegnące do ucha. Grafika utrzymana jest w błękitnej tonacji. Tytuł lekcji: Uszy do góry - podstawy akustyczne muzyki.
Ważne daty
ok. 570‑495 r. p.n.e. – lata życia Pitagorasa
ok. 365‑270 r. p.n.e - okres życia Euklidesa, twórcy traktatu: Podział monochordu
I w. p.n.e. – okres życia Witruwiusza, autora traktatu: O architekturze ksiąg dziesięć
koniec XVII w. – pojawia się termin: akustyka
XIX wiek – rozwój akustyki - jako niezależnej dyscypliny naukowej
1
Scenariusz lekcji dla nauczyciela
ROGsaT70aOJHB
I. Indywidualna i zespołowa ekspresja muzyczna.
4. W zakresie słuchania i percepcji muzyki. Uczeń:
1) świadomie słucha wybranych dzieł literatury muzycznej (fragmentów lub/i w całości):
a) reprezentatywnych dla kolejnych epok (od średniowiecza do współczesności),
4) przedstawia słuchaną muzykę za pomocą środków pozamuzycznych (łącząc muzykę z innymi obszarami wiedzy):
D) opisuje słowami cechy i charakter słuchanych utworów.
II. Język i funkcje muzyki, myślenie muzyczne, kreacja i twórcze działania.
9) Tworzy, odtwarza i zapisuje muzykę przy użyciu dostępnych technologii.
Nauczysz się
definiować terminy: akustyka, dźwięk;
rozpoznawać falę dźwiękową i jej główne cechy;
definiować pojęcie wysokość dźwięku, jego czas trwania, barwę i głośność.
Wprowadzenie
Muzyka jest wyjątkową dziedziną sztuki, która rozwija wrażliwość, wyobraźnię i kreatywność. Pełni różne funkcje, relaksuje, dostarcza rozrywki, leczy. Na lekcjach muzyki przygotowujecie się, aby być świadomym odbiorcą i uczestnikiem kultury muzycznej, poznajecie słynnych kompozytorów i ich dzieła, muzykujecie, improwizujecie. Zastanówmy się, jak powstaje muzyka? Na pewno pomysł na utwór rodzi się w głowie kompozytora, dzięki nutom zostanie on zapisany. Instrumentaliści przy pomocy instrumentów wykonają dzieło, a nam pozostanie tylko jego wysłuchanie. Muzyka, podobnie jak inne zjawiska dźwiękowe, wymaga pewnych warunków fizycznych. Badaniem fal dźwiękowych zajmuje się akustyka. Cząsteczki powietrza przenoszą dźwięki przez drgania, dzięki temu możemy je usłyszeć. Ludzkie ucho na szczęście nie wychwytuje ich wszystkich. W próżni nie ma powietrza, więc panuje tam wieczna cisza.
Pitagoras i jego twierdzenia
Obecnie istnieje dział nauki, który zajmuje się samym dźwiękiem. Zanim jednak powstał, muzyka oraz dźwiękiDźwiękdźwięki stanowiły obiekt zainteresowań badaczy, myślicieli i naukowców. Jedną z pierwszych osób, która postanowiła odpowiedzieć na pytanie dotyczące przenoszenia się dźwięku był grecki matematyk i filozof Pitagoras. Przyjmuje się, że żył on w latach ok. 570‑495 p.n.e., a jego dodatkową dziedziną nauki była również muzyka, która była bardzo istotną częścią życia starożytnej Grecji, a świadczy o tym fakt, iż gra na dwóch instrumentach poświęconych bogom była nawet dziedziną olimpijską.
R12HNpBM1MCuZ1
Współcześnie Pitagorasowi przypisuje się wynalezienie instrumentu muzycznego znanego pod nazwą monochordMonochordmonochord. Instrument ten zbudowany z pudła rezonansowego, które posiadało jedną strunę na przesuwanym podstawku, był stosowany do określania stosunków długości struny do wysokości dźwięku. Pitagoras odkrył, iż jeśli struna zostanie skrócona o połowę, to uzyskamy dźwięk wyższy o jedną oktawęOktawaoktawę. Określił to jako stosunek 2:1. Z kolei skrócenie struny o jedną trzecią długości dawało dźwięk wyższy o kwintęKwintakwintę. Kolejnych obliczeń dokonał w IV wieku p.n.e. Euklides.
R1LFuBt0ZPBX2
Dalsze badania nad dźwiękiem. Akustyka.
Ważnym ośrodkiem dla rozwoju nauki o dźwięku był starożytny Rzym. Chociaż już w antycznej Grecji budowano amfiteatry w taki sposób, by głos i śpiew aktorów był słyszany dla publiczności, to dokładne pomiary akustyczne dotyczące architektury i rozchodzenia się dźwięku stworzył Witruwiusz, który żył w I wieku p.n.e. To on stworzył traktat O architekturze ksiąg dziesięć, w którym określił dźwięk jako falę porównywalną z wodą, która ma trzy wymiary i może być zatrzymywana przez różne przeszkody. Opisał dokładne rozmieszczenie siedzisk oraz układ amfiteatru, a także doradzał by w określonych miejscach umieszczać puste naczynia z brązu, by mogły wzmacniać rozchodzące się dźwięki.
Kolejnymi osobami, które mocno wpłynęły na rozwój nauki o dźwiękach byli Galileusz oraz Marin Mersenne. Obaj, niezależnie od siebie, opisali zjawiska dotyczące wibrujących strun. Galileusz opisał dźwięk w następujący sposób: wibrujące ciało produkuje fale, które rozchodzą się w powietrzu; są odbierane przez uszy, które przenoszą je do mózgu, interpretując je jako dźwięk. Mersenne dodatkowo zmierzył prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu.
R2clVPmmbVob01
Pod koniec XVII wieku po raz pierwszy pojawił się termin akustykaAkustykaakustyka. Początkowo dziedzina ta była związana zarówno z dźwiękiem, jak i ze słuchem oraz instrumentami muzycznymi. Z czasem wyodrębniła się jako niezależna dyscyplina naukowa. W tym procesie, który miał miejsce w XIX wieku, sporą zasługę należy upatrywać w pracach Hermanna von Helmholtza.
RX3DCzZwBiKXc1
Dźwięk i fala dźwiękowa
Czym jest dźwięk? Otóż biorąc pod uwagę definicję naukową, dźwięk stanowi zaburzenie falowe w ośrodku sprężystym zdolne do wywołania wrażenia słuchowego. Definicja ta brzmi jednak dość skomplikowanie, zatem warto ją uprościć, aby łatwiej ją zrozumieć. Za przykład posłużyć nam może gitara klasyczna. Źródłem dźwięku jest np. szarpnięta palcami struna gitary. Ośrodkiem sprężystym jest sama struna, która ma cechę sprężystości. Sprężystość pozwala ciału na powrót do swojej formy po tym, jak zostanie zniekształcone. Drgając, struna wytwarza fale dźwiękowe (czyli zaburzenie falowe z definicji). To właśnie ludzkie uszy odbierają je i przetwarzają jako słyszalny dźwięk.
RR2cOb1kLT7Bi
Wysokość i czas trwania dźwięku
Wysokość dźwięku to jedna z cech rozpoznawalnych przez ucho (obok głośności i barwy dźwięku). Zależy od częstotliwości drgań fali, która oznacza liczbę drgań na sekundę i jest wyrażana w hercach (zapisywanych jako Hz). Częstotliwość 1 Hz to jedno drgnięcie na sekundę, 2 Hz to dwa drgnięcia itd. Im wyższa jest częstotliwość, tym dźwięk jest wyższy.
Ludzkie ucho słyszy dźwięki w zakresie od 16 Hz do 20 kHz. Zakres ten jest określany jako dźwięki słyszalne. Dźwięki niższe niż 16 Hz to infradźwięki, natomiast powyżej 20 kHz określane są jako ultradźwięki. Niektóre zwierzęta słyszą dźwięki niesłyszalne dla człowieka. Wieloryby wykorzystują infradźwięki do komunikacji, natomiast nietoperze używają ultradźwięków do echolokacji.
Polecenie 1
Wysłuchaj nagrania. Prezentowany poniżej materiał dźwiękowy zawiera dźwięki o zmiennej częstotliwości - dla bezpieczeństwa proszę pamiętać o obniżeniu głośności.
RmQVxOBU2h2m6
Czas trwania dźwięku zależy głównie od czasu drgania ciała (w momencie, kiedy drgania się skończą, zanika też dźwięk). Duże pomieszczenia mogą jednak powodować powstanie tzw. pogłosuPogłospogłosu. Zjawisko to powstaje poprzez odbijanie się fal akustycznych od ścian, posadzki czy sufitu pomieszczeń i jest odbierane jako przedłużenie czasu trwania dźwięku. Pojawienie się pogłosu ma wiele uwarunkowań. Obecnie jest to zjawisko pożądane, co powoduje budowanie pomieszczeń ze spełnieniem określonych warunków. Pojawiają się też urządzenia, programy i aplikacje, które mogą utworzyć pogłos lub dodać go do gotowego nagrania.
m138f870970ccdbd9_0000000000096
Polecenie 2
Wysłuchaj nagrania i zwróć uwagę na długość trwania kolejnych dźwięków.
RM7FkfS5hWRqE
Głośność i barwa dźwięku
Na głośność dźwięku wpływa natężenie fali dźwiękowej. Poziom natężenia dźwięku jest wyrażany w decybelach (dB). Co ciekawe, wysokość dźwięku wpływa na jego wrażenie głośności. Dźwięki niskie i wysokie są przez ludzi odbierane jako cichsze, niż te o średniej wysokości, pomimo takich samych poziomów natężenia. Poniższy obrazek przedstawia różne dźwięki z otoczenia ludzi wraz z wartościami w decybelach.
RYKAxVwOB0u5f
Warto pamiętać, iż hałas powyżej 120 dB może na stałe uszkodzić słuch, powyżej 140 dB powoduje ból, a dźwięki powyżej 200 dB mogą nawet spowodować śmierć.
Barwa dźwięku jest uwarunkowana widmem, czyli sumą składników dźwięku (określanych także jako tony). Barwa umożliwia odróżnienie od siebie dźwięków, które mają taką samą wysokość, głośność i czas trwania. Dzięki temu wiolonczela brzmi inaczej niż gitara, a trąbka odmiennie, niż fortepian. Można jednak wpływać na barwę pojedynczego instrumentu - w przypadku wiolonczeli dźwięk może być wydobywany smyczkiem lub palcem. Niektóre instrumenty mogą być też preparowane - oznacza to wprowadzenie do instrumentu obcych przedmiotów, które mają wpłynąć na ich brzmienie.
Polecenie 3
Wysłuchaj nagrania i zastanów się co spowodowało, że wydawane dźwięki różnią się od klasycznego brzmienia fortepianu.
R1RGgMDPwVlLy
Dźwięk o ciągłym widmie to szum. Szum biały jest odbierany przez nas jako wysoki, z kolei szum różowy i czerwony jako niski, natomiast szary daje wrażenie jednakowej głośności we wszystkich częstotliwościach. Przed wysłuchaniem kolejnego materiału dźwiękowego dla bezpieczeństwa proszę pamiętać o zmniejszeniu głośności.
Polecenie 4
Wysłuchaj nagrania i zapisz gdzie słyszałeś podobne dźwięki.
RyPfNlA2I4RNh
R1QZjvJWT9Wb2
Zadania
RCh86ZINOFj9Y1
Ćwiczenie 1
Rcpg2O9ehyZDR1
Ćwiczenie 2
Rak3HvrOeoR9x1
Ćwiczenie 3
Połącz w pary cechy dźwięku z cechami fali dźwiękowej, które na niego wpływają. Cechy dźwięku: 1. wysokość, 2. czas trwania, 3. głośność, 4. barwa. Cechy fali: 1. częstotliwość, 2. czas drgań ciała, 3. natężenie fali dźwiękowej, 4. widmo dźwięku.
Połącz w pary cechy dźwięku z cechami fali dźwiękowej, które na niego wpływają. Cechy dźwięku: 1. wysokość, 2. czas trwania, 3. głośność, 4. barwa. Cechy fali: 1. częstotliwość, 2. czas drgań ciała, 3. natężenie fali dźwiękowej, 4. widmo dźwięku.
Połącz w pary cechy dźwięku z cechami fali dźwiękowej, które na niego wpływają.
widmo dźwięku, czas drgań ciała, natężenie fali dźwiękowej, częstotliwość
wysokość
czas trwania
głośność
barwa
Źródło: Marcin Łukasiewicz.
R4ONxISrNb5tL1
Ćwiczenie 4
ROiab7MRVuAJ7
Ćwiczenie 5
R1Cqt7hSkqpqn1
Ćwiczenie 6
RKXRqpoUAgmTR1
Ćwiczenie 7
Odpowiedz na pytanie: W jakiej jednostce wyrażany jest poziom natężenia dźwięku i na co wpływa? Możliwe odpowiedzi: 1. w sekundach - wpływa na czas trwania dźwięku, 2. w decybelach - wpływa na głośność dźwięku, 3. w hercach - wpływa na wysokość dźwięku.
Odpowiedz na pytanie: W jakiej jednostce wyrażany jest poziom natężenia dźwięku i na co wpływa? Możliwe odpowiedzi: 1. w sekundach - wpływa na czas trwania dźwięku, 2. w decybelach - wpływa na głośność dźwięku, 3. w hercach - wpływa na wysokość dźwięku.
W jakiej jednostce wyrażany jest poziom natężenia dźwięku i na co wpływa?
Prawda
Fałsz
w decybelach - wpływa na głośność dźwięku
□
□
w hercach - wpływa na wysokość dźwięku
□
□
w sekundach - wpływa na czas trwania dźwięku
□
□
Źródło: Marcin Łukasiewicz.
Słownik pojęć
Akustyka
Akustyka
dział nauki obejmujący zakresem fale akustyczne; potocznie: nauka o dźwięku.
Dźwięk
Dźwięk
zaburzenie falowe w ośrodku sprężystym wywołane przez źródło dźwięku.
Kwinta
Kwinta
interwał stanowiący ważny współczynnik systemów dźwiękowych; wyznacza najbliższe pokrewieństwo gam i tonacji (okrąg kwintowy); w kwintach czystych stroi się wiele instrumentów strunowych.
Monochord
Monochord
instrument przeznaczony do określania stosunku długości struny do wysokości dźwięku.
Oktawa
Oktawa
podstawowy interwał, odległość 8 stopni skali muzycznej.
Pogłos
Pogłos
zjawisko polegające na odbijaniu się fal dźwiękowych od ścian pomieszczenia, które brzmi jak pozorne przedłużenie czasu trwania dźwięku.
Preparacja instrumentu
Preparacja instrumentu
wprowadzenie do instrumentu obcych przedmiotów, które mają wpłynąć na brzmienie.
Słownik pojęć opracowano na podstawie:
encyklopedia.pwn.pl
Biblioteka muzyczna
R1czFCqMp5qHn
R1RGgMDPwVlLy
RyPfNlA2I4RNh
m138f870970ccdbd9_0000000000198
Bibliografia
M. Drobner, Instrumentoznawstwo i akustyka, wyd. PWM, 1985
M. Kowalska, ABC Historii Muzyki, wyd. Musica Iagiellonica, 2001