UWAGA! Ten typ zadania jest zadaniem indywidualnym. Oznacza to, że każdy powinien wykonać je samodzielnie. Poniżej przedstawiamy przykładowy sposób jego rozwiązania.

1. Przygotowanie materiałów

Potrzebny jest telefon z aplikacją Phyphox lub komputer z programem Oscilloscope oraz kilka różnych instrumentów muzycznych, np. gitara, flet, pianino lub głos ludzki.

2. Rejestracja dźwięków

Uruchom aplikację i nagraj dźwięk każdego instrumentu grającego tę samą nutę. Zatrzymaj obraz po każdym nagraniu i porównaj kształty uzyskanych wykresów.

3. Porównanie wykresów

Przyjrzyj się kształtom fal poszczególnych instrumentów. Oceń, który z wykresów jest najbardziej zbliżony do kształtu sinusoidy.

Obserwacje

Wszystkie instrumenty grające tę samą nutę wytwarzają fale o tej samej częstotliwości - wykresy mają taki sam odstęp między kolejnymi szczytami. Kształty fal są jednak wyraźnie różne dla każdego instrumentu. Spośród porównywanych instrumentów flet wydaje dźwięk, którego wykres jest najbardziej zbliżony do sinusoidy. Wykresy gitary, pianina czy głosu ludzkiego mają bardziej skomplikowany, nieregularny kształt.

Wyjaśnienie

Dźwięki wydawane przez instrumenty muzyczne rzadko są czystymi sinusoidami. Składają się one z drgań podstawowych oraz dodatkowych składowych o wyższych częstotliwościach, zwanych harmonicznymi. To właśnie ich kombinacja nadaje każdemu instrumentowi charakterystyczny kształt fali, a co za tym idzie - niepowtarzalną barwę dźwięku.

Barwa dźwięku to cecha, dzięki której odróżniamy od siebie dźwięki o tej samej wysokości i głośności wydawane przez różne źródła. Zależy ona od kształtu fali dźwiękowej, a konkretnie od liczby i natężenia harmonicznych składowych drgań. Im więcej harmonicznych zawiera dźwięk, tym jego wykres bardziej odbiega od kształtu sinusoidy.

Flet wytwarza dźwięk złożony głównie z drgania podstawowego, dlatego jego wykres jest najbardziej zbliżony do sinusoidy. Instrumenty strunowe i głos ludzki zawierają więcej harmonicznych, co sprawia, że ich wykresy mają bardziej złożony kształt.

Wnioski

• Instrumenty grające tę samą nutę wytwarzają fale o tej samej częstotliwości, ale różnym kształcie.
• Różny kształt fali odpowiada różnej barwie dźwięku.
• Flet wydaje dźwięk najbardziej zbliżony do sinusoidy spośród typowych instrumentów muzycznych.