1. Powstawanie dźwięku
Zgodnie z dzisiejszą wiedzą wiadomo, że źródłem wszelkich zjawisk, które stanowią materiał dźwiękowy muzyki jest drganie ciał sprężystych. Tego rodzaju ciałem może być metalowy pręt, płytka metalowa lub drewniana, napięta metalowa struna, słup powietrza itd. Żebyśmy jednak mogli usłyszeć dźwięk, potrzebne są pewne warunki, a mianowicie musi istnieć przewodnik dźwięku. Owym przewodnikiem mogą być ciała lotne (gazy), płynne (ciecze) lub stałe (metale, drzewo, szkło), które na zasadzie ruchu falowego przenoszą dźwięk od jego źródła do ucha słuchającego. Jeżeli zatem nie ma przewodnika dźwięku, wówczas nie możemy go usłyszeć.
Ciało sprężyste na przykład napięta struna wprowadzona w ruch drga w następujący sposób:
- stan spoczynku ciała drgającego (x)
- wychylenie ciała drgającego (x1)
- powrót do stanu równowagi
- wychylenie ciała drgającego (x2)
- powrót do stanu pierwotnego
Źródło: F. Wesołowski: Zasady muzyki. PWM, Kraków 1960
Objaśnienie rysunku:
Linia prosta to struna fortepianu, która jest napięta i zaczepiona. Punkty A i B to punkty zaczepienia struny, a x1 oraz x2 to punkt wychylenia struny. Znakiem a oznaczono największe wychylenie drgającego punktu, czyli amplitudę drgania.
Wychylenie ciała sprężystego w jednym kierunku jest połową pełnego drgania i tylko wychylenie w obu kierunkach tworzy jedno pełne drganie. Czas potrzebny do wykonania przez ciało sprężyste pełnego drgania nazywamy okresem oznaczonym na rysunku nr 2 jako litera t.
Drgania ciała sprężystego zazwyczaj następują w powietrzu i wytwarzają w nim fale, które polegają na rytmicznym zagęszczeniu i rozrzedzeniu cząstek powietrza. W następnej kolejności fale dochodzą do błony bębenkowej ucha, która przekazuje je za pomocą systemu kosteczek i innych urządzeń aparatu słuchowego ucha do ośrodka słuchowego w mózgu.
Źródło: F. Wesołowski: Zasady muzyki. PWM, Kraków 1960
Rysunek nr 2 przedstawia najprostszy przykład drgań. Drganie takie charakteryzuje podstawowe zjawisko dźwiękowe zwane tonem. Najczęściej mamy do czynienia z drganiami złożonymi, które powstają, gdy ciało sprężyste wykonuje równocześnie kilka ruchów drgających.
2. Cechy dźwięku
- Wysokość dźwięku zależna jest od ilości drgań na sekundę, co oznacza, że im większa jest częstotliwość drgań, tym dźwięk jest wyższy, a im mniejsza tym, dźwięk jest niższy. Liczba drgań wykonywanych przez ciała drgające w ciągu jednej sekundy zależy od rodzaju materiału, z jakiego są wykonane, i od ich wymiarów fizycznych. Struna krótka i cienka wykonuje tysiące drgań na sekundę i wydaje dźwięk wysoki, a struna gruba i długa wykazuje kilkadziesiąt drgań na sekundę, wydając dźwięk niski.
- Głośność dźwięku zależy od amplitudy drgania. Na głośność dźwięku wpływa wielkość powierzchni drgającego ciała. Głośność dźwięku jest silnie związana z natężeniem fali dźwiękowej. Wzrost natężenia powoduje wzrost głośności. Samo natężenie to energia fali akustycznej, która jest dzielona przez czas emitowania i powierzchnię, na jaką padła.
- Czas trwania dźwięku zależy od czasu, w jakim drga ciało. W momencie, w którym ciało przestaje drgać wówczas zanika dźwięk. Pozorne przedłużenie czasu trwania dźwięku może nastąpić w dużym pomieszczeniu, gdzie fale dźwiękowe odbijają się od ścian tworząc zjawisko pogłosu.
- Barwa dźwięku zależy od ilości i natężenia zawartych w niej tonów składowych. To barwa powoduje, że różne instrumenty i głosy brzmią inaczej. Można też wpływać na barwę dźwięku w obrębie tego samego instrumentu, najczęściej poprzez sposób i siłę wzbudzania drgań. Barwę można określać słownie: instrumenty mogą dawać jaśniejsze lub ciemniejsze brzmienie, ostrzejsze lub łagodne.
