Ένα πάντρεμα Μουσικής και Φυσικής παρακολούθησαν οι μαθητές της Γ΄ Γυμνασίου την Τετάρτη 7 Μαΐου 2014. Οι υπεύθυνες καθηγήτριες Καίσαρη Μάρα (ΠΕ16) και Αποστολίδου Ανθή (ΠΕ04.01) παρουσίασαν την ενότητα των Μηχανικών και Ηχητικών Κυμάτων από τη σκοπιά της Μουσικής και της Φυσικής ταυτόχρονα! Σας παρουσιάζουμε το υλικό του μαθήματος! 

Μηχανικά Κύματα - Ήχος       

Μηχανικά κύματα: Κύμα ονομάζεται η διάδοση μιας διαταραχής στο χώρο και η εξέλιξη της στο χρόνο Μηχανικό κύμα ονομάζεται η διάδοση μιας διαταραχής σε ένα μέσο (π.χ. αέριο, υγρό, σχοινί, ελατήριο κτλ.)

Βασικά χαρακτηριστικά των κυμάτων:

1. Διαδίδονται στα υλικά μέσα

2. Μεταφέρουν μηχανική ενέργεια

Εγκάρσιο κύμα:

Τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος, π.χ. χορδές κιθάρας και πιάνου

Διαδίδονται μόνο στα στερεά

Διάμηκες κύμα: 

Τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται παράλληλα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος, π.χ. ηχητικά κύματα

Διαδίδονται στα στερεά, τα υγρά και τα αέρια

Χαρακτηριστικά κύματος:

1. Περίοδος Τ

2. Συχνότητα f

3. Πλάτος Α: Το πλάτος της ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου στο οποίο διαδίδεται το κύμα. Όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος ενός κύματος τόσο μεγαλύτερη ενέργεια μεταφέρει 

4. Μήκος κύματος λ: Η απόσταση που διανύει το κύμα σε χρόνο μιας περιόδου

Θεμελιώδης Νόμος κυματικής:

                       u=λ*f

H ταχύτητα διάδοσης του κύματος σ? ένα μέσο ισούται με το γινόμενο της συχνότητάς του επί το μήκος κύματος

Η ταχύτητα:

1. δεν εξαρτάται από το πλάτος του κύματος

2. εξαρτάται από τις ιδιότητες του μέσου διάδοσης

3. Στο ίδιο μέσο, τα εγκάρσια κύματα διαδίδονται με μικρότερη ταχύτητα από τα διαμήκη

Ηχητικά κύματα: 

Τα ηχητικά κύματα είναι διαμήκη κύματα

Ήχο αποτελούν τα ηχητικά κύματα με μήκη κύματος στην περιοχή 20-20000Hz. 

Υπόηχοι: Κύματα με συχνότητα μικρότερη από 20Hz

Υπέρηχοι: Κύματα με συχνότητα μεγαλύτερη από 20000Hz

Τα ηχητικά κύματα διαδίδονται σε όλα τα μέσα: στερεά, υγρά και αέρια

Υποκειμενικά χαρακτηριστικά:

1. Ύψος: Ο ήχος χαρακτηρίζεται ως οξύς (υψηλός) και βαρύς (χαμηλός). Το τονικό ύψος του ήχου εξαρτάται από  τη συχνότητα ταλάντωσης της πηγής και τη συχνότητα του ηχητικού κύματος. 
2. Ακουστότητα: Οι ήχοι χαρακτηρίζονται από την έντασή τους. Η ένταση του ήχου είναι ανάλογη του πλάτους του κύματος και της ενέργειας που μεταφέρεται στο μέσο. Για τη στάθμη της έντασης χρησιμοποιείται η κλίμακα Ντεσιμπέλ που βασίζεται στις μεταβολές της πίεσης του αέρα.
3. Χροιά: Διάκριση των πηγών του ήχου 

Ηχητικά κύματα & Μουσικά όργανα

Τα μουσικά όργανα χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες, ανάλογα με το τι ταλαντώνεται για να παραχθεί ήχος:

Α. Χορδόφωνα

Β. Αερόφωνα

Γ. Μεμβρανόφωνα

Δ. Ιδιόφωνα

                      Χορδές

     Αν μια χορδή στερεωμένη και στα δυο άκρα της, τεθεί σε ταλάντωση παράγει στάσιμο κύμα. 

     Η συχνότητα της ταλάντωσης εξαρτάται από το μήκος της χορδής, την τάση της και την πυκνότητά της. 

     Αλλάζοντας το μήκος της χορδής, μεταβάλλουμε τη συχνότητα της ταλάντωσης, επομένως και το τονικό ύψος του ήχου.

                           Σωλήνες 

     Μέσα στον αέρα του σωλήνα ενός πνευστού μουσικού οργάνου σχηματίζονται διαμήκη στάσιμα κύματα. 

     Μπορούμε να μεταβάλλουμε το μήκος του σωλήνα ενός πνευστού οργάνου, επομένως και τη συχνότητα, ανοιγοκλείνοντας τις τρύπες! Έτσι, παίρνουμε ήχους διαφορετικού τονικού ύψους!