Φυσική και Μουσική Ακουστική

Transcript

1 Φυσική και Μουσική Ακουστική Στο υποχρεωτικό αυτό µάθηµα οι φοιτητές θα έλθουν για πρώτη φορά σε επαφή µε την Ακουστική -µια από τις κύριες υποδιαιρέσεις της κλασικής Φυσικής που, δυστυχώς, δεν διδάσκεται στο Λύκειο-. Η Ακουστική -ως επιστήµη των ήχων- και ιδιαιτέρως η Μουσική Ακουστική, που µελετά τους µηχανισµούς παραγωγής των ήχων από τα µουσικά όργανα, τους τρόπους µε τους οποίους ο άνθρωπος αντιλαµβάνεται τους ήχους ως µουσική κ.λπ., ενδιαφέρει τα µέγιστα τους φοιτητές ενός Τµήµατος Μουσικών Σπουδών, αφού οι ήχοι θα είναι το υλικό, το οποίο θα πλάσουν, θα επεξεργασθούν και µ αυτό θα δηµιουργήσουν πολιτισµό. Να µη λησµονούµε ότι οι ήχοι συνοδεύουν όλες σχεδόν τις δραστηριότητες των ανθρώπων επηρεάζοντας ευεργετικά ή ενοχλητικά την ψυχολογική τους διάθεση, µε ήχους µεταδίδονται πληροφορίες και για τις πολλές και ενδιαφέρουσες εφαρµογές των ήχων έχει αναπτυχθεί σχετική έρευνα και τεχνολογία. Μεγάλος αριθµός πραγµατοποιουµένων πειραµάτων στο αµφιθέατρο καθιστά εύληπτη τη θεωρία του µαθήµατος, η οποία αναφέρεται στα ακόλουθα 13 Κεφάλαια: 1. Ταλαντούµενα συστήµατα [Περιοδικά φαινόµενα, Ταλαντώσεις, Απλή αρµονική ταλάντωση, Ιδιοσυχνότητα ιδιοπερίοδος, Σύστηµα ελατήριο µάζα, Απλό ή Μαθηµατικό εκκρεµές και Φυσικό εκκρεµές, Είδη αρµονικής ταλαντώσεως, ύναµη, ταχύτητα και επιτάχυνση κατά την απλή αρµονική ταλάντωση, Συσχέτιση οµαλής κυκλικής κινήσεως µε την απλή αρµονική ταλάντωση, ύναµη επαναφοράς και αδράνεια, Συµπεριφορά κατά την ταλάντωση, Ενέργεια κατά την απλή αρµονική ταλάντωση, Εξαναγκασµένες Ταλαντώσεις Συντονισµός, Πρακτική αξία του φαινοµένου του συντονισµού, Σύνθεση ταλαντώσεων, Σύζευξη ταλαντουµένων συστηµάτων, Στροµβοσκοπική µέθοδος για την παρατήρηση περιοδικών φαινοµένων]. 2. Κύµατα [Ελαστικό µέσο, Κύµα, Κατηγορίες κυµάτων, Βασικά µεγέθη του κύµατος, Μήκος κύµατος, Φάση, Ισοφασικά σηµεία - Ισοφασική επιφάνεια, Σηµεία σε αντίθεση φάσεως ή εκτός φάσεως, Θεµελιώδης εξίσωση της Κυµατικής, Είδη Κυµάτων, Μηχανισµός παραγωγής και διαδόσεως των εγκαρσίων κυµάτων Ωκύτητα, Σώµατα στα οποία διαδίδονται τα εγκάρσια και τα διαµήκη κύµατα, Ταχύτητα διάδοσης των κυµάτων - Νόµος του Newton, Στάσιµα κύµατα, ιαφορές ανάµεσα στα τρέχοντα και στάσιµα κύµατα, Στάσιµα κύµατα σε δωµάτιο, Ο σωλήνας του Kundt].

2 3. Ήχος [Γνωριµία µε την ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ, Ακοή, Τι είναι ήχος; Ηχητικά κύµατα, Υπόηχοι Ήχοι Υπέρηχοι ονήσεις, ιάκριση των ήχων, Ταχύτητα του ήχου, Πώς να µετρούµε απόσταση, Φαινόµενα που προκαλούν τα κύµατα, Ελεύθερο ακουστικό πεδίο, Ανάκλαση και διάχυση των ηχητικών κυµάτων, Ηχώ και αντήχηση, ιάθλαση των ηχητικών κυµάτων, Περίθλαση των ηχητικών κυµάτων, Συµβολή των ηχητικών κυµάτων, Ακουστικό συµβολόµετρο του Quincke, Απορρόφηση των ηχητικών κυµάτων, Μετάβαση των ηχητικών κυµάτων, Αρχή του Huygens, Φαινόµενο Doppler-Fizeau, Ισοηχητική και υπερηχητική ταχύτητα. 4. Αντικειµενικά µεγέθη ήχου [Ισχύς δονούµενου µηχανικού συστήµατος, Ένταση του ηµιτονοειδούς ήχου, Νόµος του αντιστρόφου τετραγώνου, Ερέθισµα Αίσθηµα, Νόµος του Weber, Ψυχοφυσικός νόµος των Weber-Fechner, Μέτρηση ποσού, Το Decibel (db) και το Bel: Οι µονάδες µέτρησης των σταθµών των ακουστικών µεγεθών, Οι λογάριθµοι των λόγων ενάντια στους λόγους και τις διαφορές, Στάθµη ισχύος (PL), Μονάδα db, Μονάδα db, Για τη στάθµη αναφοράς άλλων µεγεθών, m w Στάθµη έντασης (IL), Στάθµη πίεσης του ήχου (SPL=Sound Pressure Level), Τύποι υπολογισµού της στάθµης διαφόρων µεγεθών, Πρόσθεση σταθµών έντασης ήχου, Πρόσθεση οµοίων σταθµών έντασης ήχου, Το σηµείο των 3 db (The three db point), Πρόσθεση σταθµών ισχύος ήχου, Πρόσθεση σταθµών πίεσης ήχου, Το σηµείο των 3 db (The three db point) και το σηµείο των 6 db (The six db point), Στάθµες ήχου στη Μουσική] 5. Υποκειµενικά µεγέθη ήχου [Στάθµη Ακουστότητας (Loudness Level), Ισοακουστικές καµπύλες, Κατώφλι ακουστότητας, Αρνητική τιµή στάθµης έντασης, Όριο της ακοής ή όριο πόνου, Συχνοτική απόκριση του ανθρώπινου αυτιού, Πώς αντλούµε πληροφορίες από το διάγραµµα των ισοακουστικών καµπυλών των Fletcher-Munson, Ακουστότητα (Loudness), Συσχέτιση SPL (db) και L (sone), Συσχέτιση L (sone) και LL (phon), Συσχέτιση L (sone) και I 2, Υπολογισµοί της Ακουστότητας, W m Υπολογισµός της Ακουστότητας περιοδικού µη ηµιτονοειδή ή- χου, Υπολογισµός της Ακουστότητας µη περιοδικού ήχου, Κλί- µακα µουσικών δυναµικών, Ολική Ακουστότητα συνηχούντων ήχων, Ολική Ακουστότητα συνηχούντων ηµιτονοειδών ήχων, Ολική Ακουστότητα σύνθετου ήχου ή θορύβου]. 6. Ηχογόνες πηγές [Χορδές, Στάσιµα κύµατα σε χορδές, Ακουστικά διακροτήµατα, Χόρδισµα των µουσικών οργάνων µε βάση τα διακροτήµατα, Ηχητικοί σωλήνες (αέριες στήλες), Στάσι-

3 µα κύµατα σε αέριες στήλες, Απόδειξη των τύπων των ηχητικών σωλήνων, Ανοικτοί-ανοικτοί ηχητικοί σωλήνες, Κλειστοίανοικτοί ηχητικοί σωλήνες, Παράγοντες που διαφοροποιούν τα στάσιµα κύµατα µέσα στους ηχητικούς σωλήνες, ιαφορές µεταξύ κλειστών-ανοικτών και ανοικτών-ανοικτών ηχητικών σωλήνων, Επαλήθευση των νόµων των ηχητικών σωλήνων, Αέρινο ελατήριο, Συντονιστής Helmholtz µε λαιµό, Συχνοτική κα- µπύλη απόκρισης συντονιστή Helmholtz µε λαιµό, Εφαρµογές συντονιστή Helmholtz µε λαιµό, Συντονιστής Helmholtz χωρίς λαιµό, Στάσιµα κύµατα σε ράβδους, εγκάρσια στάσιµα κύµατα, διαµήκη στάσιµα κύµατα, Στάσιµα κύµατα σε κώδωνες, Στάσι- µα κύµατα σε πλάκες, καπάκι βιολιού και πλάτη βιολιού, καπάκι κιθάρας, πιατίνι ανάλογα µε το σηµείο που αυτό διεγέρθηκε και τέθηκε σε ταλάντωση, µεµβράνη τυµπάνου ανάλογα µε το σηµείο που αυτή διεγέρθηκε και τέθηκε σε ταλάντωση]. 7. Θεωρήµατα για τα πυθαγόρεια µουσικά διαστήµατα [Σχετική ποσότητα: είδη µεγαλύτερης και µικρότερης ανισότητας, Πολλαπλάσιοι κι υποπολλαπλάσιοι αριθµοί, Επιµόριοι κι υποεπιµόριοι αριθµοί, Επιµερείς κι υποεπιµερείς αριθµοί, Πολλαπλασιεπιµόριοι κι υποπολλαπλασιεπιµόριοι αριθµοί, Πολλαπλασιεπιµερείς κι υποπολλαπλασιεπιµερείς αριθµοί, Το µουσικό διάστηµα, Η έννοια µουσικό «διάστηµα» κατά τους αρχαίους αρ- µονικούς, Τετράχορδον, Πεντάχορδον, Οκτάχορδον, Μουσικά διαστήµατα στη σύγχρονη µουσική θεωρία, Αντιστοίχιση ευθυγράµµων τµηµάτων σε µουσικά διαστήµατα, Ορισµός του µουσικού διαστήµατος µε βάση τον ψυχοφυσικό νόµο των Weber- Fechner, Πράξεις µουσικών διαστηµάτων κατά τον Πυθαγόρειο ορισµό, Ισότητα και ανισότητα µουσικών διαστηµάτων, Άθροισµα µουσικών διαστηµάτων, ιαφορά µουσικών διαστηµάτων, Ακέραιο πολλαπλάσιο υποπολλαπλάσιο µουσικού διαστήµατος, ιαίρεση µουσικού διαστήµατος σε κατά προσέγγιση ίσα εύφωνα διαστήµατα, Μέγεθος µουσικού διαστήµατος, Ιδιότητες του µεγέθους ενός µουσικού διαστήµατος, Ίσος συγκερασµός]. 8. Ανατοµία και φυσιολογία του αυτιού [Το αυτί, Το έξω αυτί, Το µεσαίο αυτί, Το εσωτερικό αυτί, Τα αυτιά στα άλλα όντα, Κώφωση, οθέντος ενός κωφού ατόµου, πώς θα αντιληφθούµε το είδος της κωφώσεώς του; 9. Ηχορρύπανση [Συχνοτικές ζώνες ή ζώνες συχνοτήτων ή φασµατικές ζώνες, Ζώνες σταθερού εύρους, Ζώνες εύρους µιας οκτάβας, Ζώνες εύρους ενός τρίτου της οκτάβας, Ζώνες εύρους 1/Ν οκτάβας, Το ηχόµετρο, ιεθνή πρότυπα ηλεκτρονικών φίλτρων στάθµισης συχνοτήτων, Ηλεκτρονικό φίλτρο τύπου Α, Ηλεκτρονικό φίλτρο τύπου Β, Ηλεκτρονικό φίλτρο τύπου C, Ηλεκτρονικό φίλτρο τύπου D, Οδηγίες για ηχοµέτρηση, Θόρυβος, Ορισµοί, Είδη θορύβου, Σταθερός θόρυβος, Μετα-

4 βλητός θόρυβος, Κυµαινόµενος θόρυβος, Τυχαίος θόρυβος, Θόρυβος φόντου ή βάθους, Θόρυβος περιβάλλοντος, Λευκός θόρυβος, Ροζ θόρυβος, Η βλαπτική επίδραση του θορύβου στην ακοή, Θορυβογενής µετατόπιση του ουδού, Ακουστικό τραύµα, Ακουστικό «ατύχηµα», Βαρυκοΐα, Κριτήριο επαγγελ- µατικού κινδύνου για βαρυκοΐα, Εξέλιξη της βαρυκοΐας, Επιτρεπόµενη διάρκεια εκθέσεως στο θόρυβο]. 10. Μουσικές κλίµακες [Ο Πυθαγόρας και η πυθαγόρεια µουσική κλίµακα, Η αρµονία των σφαιρών από τον Πυθαγόρα ως τον Αριστοτέλη, Η κλίµακα του Κλαύδιου Πτολεµαίου, Ο ίσος συγκερασµός (Equal temperament), Το πρότυπο µουσικό ύ- ψος της νότας Α 4 ]. 11. Το φωνητικό όργανο στον άνθρωπο [Ιστορικά στοιχεία για το τραγούδισµα, Φυσιολογία του φωνητικού οργάνου στον άνθρωπο, Η βασική ανατοµία, Παραγωγή µουσικού ή- χου, Η επιστήµη της φωνολογίας, Γενικά περί της ροής των ρευστών (=υγρών και αερίων σωµάτων), Νόµοι της ροής των ρευστών, Ο νόµος της συνεχείας, Ο νόµος του Bernoulli, Οι φωνητικές χορδές, Γιατί το φωνητικό όργανο δεν συµπεριφέρεται ως ηχητικός σωλήνας, Γιατί το φωνητικό όργανο δεν συµπεριφέρεται ως έγχορδο, Πολύπλοκη συµπεριφορά του φωνητικού οργάνου, Τρόποι δόνησης (modes), Το «σπάσιµο» της φωνής (µεταφώνηση), Ο φωνητικός σωλήνας, Οι ιδιοσυχνότητες (Formants) των φωνηέντων, Στάσιµα κύµατα του φωνητικού σωλήνα, Τα σύµφωνα, Παλµογραφήµατα φωνη- µάτων (sound patterns), Τραγούδισµα και άρθρωση, Η formant του άσµατος, Ταξινόµηση των φωνών, Φωνητικά αποτυπώµατα, Άλλες συντονιζόµενες κοιλότητες του κεφαλιού]. 12. Ψυχοακουστική και Μουσική [Η αίσθηση των ήχων, Η θεωρία του τοπικού συντονισµού κατά Bekesy, Ανάλυση Fourier - Φάσµα του ήχου, Ο νόµος του Ohm, Αρµονική σειρά, Πλήρωση των κενών της αρµονικής σειράς, Λύση πρώτη: ηµιουργία οπών πάνω στον ηχητικό σωλήνα, Χόρδισµα φλογέρας των τσοµπαναρέων της Θεσσαλίας, Πλήθος πλευρικών οπών σε ανοικτό-ανοικτό κυλινδρικό ηχητικό σωλήνα, Πλήθος πλευρικών οπών σε ανοικτό-κλειστό κυλινδρικό ηχητικό σωλήνα, Μειονεκτήµατα, Λύση δεύτερη: Χρήση εµβόλιµων τµη- µάτων ηχητικού σωλήνα, Λύση τρίτη: Ολισθητήρες, Slide trumpet, Sackbut, Τροµπόνι, Υπολογισµός των θέσεων, Λύση τέταρτη: Βαλβίδες (περιστροφικές ή ολίσθησης), Ο ρόλος των βαλβίδων, Υπολογισµός µήκους εµβόλιµων τµηµάτων σωλήνα, trigger µηχανισµός, Μειονέκτηµα, Περιβάλλουσα (envelope), Μουσικό ύψος του ήχου (pitch), Τρόποι µέτρησης του µουσικού ύψους των ήχων, Μόλις διακρίσιµη διαφορά της στάθµης έντασης και της συχνότητας των ήχων, Συµφωνία

5 και διαφωνία, Η θεωρία των διακροτηµάτων του Hermann Von Helmholtz, Η ταυτοφωνία, Το διάστηµα ενός τόνου, Η καθαρή Πέµπτη, Όργανα «µεταφοράς (= transporto)», Ευθύ πρόβληµα, Αντίστροφο πρόβληµα, Μειονεκτήµατα]. 13. Η µουσική σηµειογραφία [Η µουσική σηµειογραφία και οι κατά καιρούς µεταρρυθµίσεις της]. Στους φοιτητές διανέµονται ως διδακτικά βοηθήµατα τα συγγράµ- µατα: 1. Χ. Χ. Σπυρίδης, Φυσική και Μουσική Ακουστική, Εκδόσεις Grapholine, Θεσσαλονίκη Χ. Χ. Σπυρίδης, Λυµένες Ασκήσεις ΜΟΥΣΙΚΗΣ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ, Εκδόσεις Γιαχούδη-Γιαπούλη, Αθήνα 2001.