Müzik çalmak için harika bir şeyler bulun! Şimşek veya otoyol gibi mi? !
Bu makale, WeChat halka açık hesabı "Science Whoops IUWE" (ID: science_iuwe) yetkisiyle yeniden oluşturulmuştur.
Bir süre önce, ikinci CCTV seti "Gerçek mi?" "Bir röportaj için gelin, müzik otobanının ilkesini açıklayalım. Tam bir saatlik kayıt olan gösteride sadece birkaç on saniyelik açıklama süresi var.
"Hadi! "To the Future" da müzik çalabilen yapay yıldırımı (Tesla bobini kullanarak) açıklamak da çok zahmetli oldu.
Görünüşe göre işleri basitleştirme yeteneğim, Carlo Roveri'nin "Yedi Minimalist Fizik Dersi" seviyesinden hala onlarca mil uzakta. Ama bu çok ilginç, eğer ilgilenirsen, beni dinlesen iyi olur.
(Müzik ve şimşekle dolu yol)
Neden bir şey müzik çalabilir? Öncelikle "müziğin" ne olduğunu bilmelisiniz.
İlgili birçok mesleki tanım bulabilirsiniz. Du Niang'a sorabilirsiniz (aslında wiki daha güvenilirdir) Kısaca özetleyeyim, kabaca iki kısma ayrılabilir:
Biri "ses", yani sestir - bir ses kaynağının titreşimi ile üretilen, hava, su, çelik vb. Gibi elastik ortamlarda yayılan mekanik bir dalga, kesin olmak gerekirse, biz insanların duyabileceği titreşim frekansı 20-20000 Hz'dir. Aradaki mekanik dalga (uzunlamasına dalga doğrudan yazılmaz, çünkü ses dalgası genellikle gaz ve sıvı ortamda uzunlamasına dalga şeklinde yayılır ve katı ortamda genellikle enine dalgalarla karıştırılır).
İkincisi "le" dir, tüm sesler "le" olarak adlandırılamaz, sadece bu hoş sesler. Belirli bir perdenin (frekansın) tonları belirli bir şekilde düzenlenir ve birleştirilerek "müzik" oluşturulur.Diğer şeyleri "gürültü" olarak düşünebiliriz. Buradaki tanımdaki kişi çok kritik bir faktördür. Hoş şeyler farklı insanlar için farklıdır (örneğin, bazı insanlar için heavy metal "müzik" olarak kabul edilemez. Bir sonraki sınıftaki senfoni de Genellikle "gürültü" olarak sayılır), kesin olarak ayırt etmek zordur.
Ama önemli değil Bugün çalışacağımız şey aslında ihtiyacınız olan belirli sesleri nasıl çıkaracağınızdır.Bu seslerin ihtiyacınız olan "müziği" oluşturmak için nasıl düzenlenip birleştirilebileceğine gelince, bu size kalmış. Ama kolaylık olsun diye, önce genel olarak herkes tarafından tanınan "müzik" kapsamında tartışalım. Bu "müzik" ... bilirsiniz.
"Çalmanın" özü, aslında bir nesneyi titreştirmek ve çevredeki ortamı (hava, su, çelik raylar vb.) Aynı frekansta ses kaynağıyla titreştirmek, dışa doğru yayılan mekanik bir dalga oluşturmak ve bir işitme hissi oluşturmak için kulağımıza ulaşmaktır ( Veya kaydetmek için başka bir toplama ekipmanı kullanın). Rasgele dayaktan farkı, "oynamanın" belirli kurallara sahip olmasıdır ve bunun ürettiği şey, belirli frekansların titreşimleridir. Melodiler, bu frekansların farklı süreler, permütasyonlar ve kombinasyonlar ile hızlı ve yavaş ritimlerdeki titreşimlerinden oluşur.
(Jiahu Kemik Flüt)
İnsanların kendilerini keyifli hissettiren sesler çıkarma tarihinin ne kadar uzun olduğunu söylemek zor. Henan'da ortaya çıkarılan Jiahu kemik flütü neredeyse sekiz ya da dokuz bin yaşında. Ancak daha sistematik bir ölçek ve mizaç sistemi yaklaşık iki bin yıl olmalıydı.
Ölçeklerden bahsetmişken, hemen aklınıza "C (do), D (re), E (mi), F (fa), G (sol), A (la), B (si)") gelebilirsiniz. Evet, bu günümüzde daha yaygın olan doğal yedi tonlu ölçek, ancak başka birçok ölçek var. Atalarımız, Çingene ölçeğine, Arapça ölçeğe ve benzerlerine ek olarak pentatonik ölçeği (gong, Shang, Jiao, Zheng, Yu) kullandılar. Ölçeği oluşturan "tonlar" ile karşılık geldikleri titreşim frekansları arasındaki ilişkiyi düzenleyen şey, aslında frekansları belirlemek için bir dizi matematiksel yöntem olan "hukuk sistemi" olarak adlandırılır (şahsen bunun aslında fiziksel bir yöntem olduğunu, ancak matematiksel bir yöntem olduğunu düşünüyorum. dil ifadesi).
Burada biraz vatanseverlik eğitimi yapın ve aynı zamanda dostça bir hatırlatma yapın: Aşağıdaki hesaplamalar, ilkeyi anlamanızı etkilemez, bu nedenle, kendiniz uygulamayı planlamıyorsanız atlayabilirsiniz.
İlkbahar ve Sonbahar Dönemi "Guanzi · Diyuan Bölümü" nde sistematik olarak açıklanan, dünyadaki en eski hukuk sistemi, atalarımızın üç puanlık kâr ve zarar yöntemi olarak görülmelidir.
Spesifik yöntem, tek tip bir pipo (bambu pipo gibi) almak ve çıkardığı sesi "gong" olarak ayarlamaktır. "Gong" borusunun üçte birini kaybetmek, bu borunun üçte birinin kesilmesi anlamına gelir ve borunun kalan üçte ikisinin çıkardığı ses "zheng" dir. "Vergilendirme" borusunu faydaların üçte birine bölmek, yani "toplama" borusunun üçte birinden daha uzun bir boru bulmak ("toplama" borusunun uzunluğunun üçte dördü) ve çıkardığı ses "shang" olur. "İş" i "üçte biri bir kaybeder" olarak yönetirseniz, "tüy" alırsınız; "tüy" ü üçte bir kazanç olarak yönetirseniz, "boynuz" alırsınız.
(Guan Zhong)
İlkokula gittikten sonra bu beş tüpün uzunluğunu hesaplayabilmelisiniz Tüpün rezonans dalga boyu uzunluğu ile orantılıdır ve karşılık gelen rezonans frekansı tüpün uzunluğu ile ters orantılıdır.Daha sonra beş tonun frekans ilişkisi aşağıdaki gibidir.
(Beş ton frekans oranı)
Üç puanlık kazanç ve kayıp yöntemini kullanarak, temel frekanstan başlayarak (hepsi aynı), alt doğum (üçte biri birini kaybeder) 5 kez ve üst doğum (üçte biri birini kaybeder) 6 kez on iki yasayı oluşturur.
(On iki kanun frekans oranı)
Guanzi'de kaydedilen mizaç seti, genellikle beş tonlu on iki mizaç dediğimiz şeydir ve aynı zamanda beş tonlu altı mizaç olarak da adlandırılır (altı yang kuralını alın: Huangzhong, Taicu, Guxi, Protactinium, Yize, Wushe). Benzer Yunan matematik tanrısı Pisagor'un "Beş Derece Yasası" nı önermesinden yüz yıldan fazla bir süredir.
"Zhong Lu" ile "Qin Lu" arasındaki, Zhu Zi (Zhu Xi) ve Batı "Saf Yasası" tarafından özetlenen ilişkiyi incelemedik. Ancak çok önemli ve en yaygın başka bir yasa türü daha var: Ming Hanedanı İmparatoru'nun akrabası olan, aslen Çinli olan "On İki Eşit Yasa" ("On İki Sınıf Yasası" olarak da anılır). Müzisyen ve sosyolog Zhu Zaiyu, abaküs reçetelemek için 81 seviyeli ekstra büyük bir abaküs kullandı (Dr. Joseph Needham, Wanli'de zamanın yaklaşık 12 yıl olduğuna, yani MS 1584 civarında Avrupalılardan daha iyi olduğuna inanıyordu) Pere Marin Mersenne, birkaç on yıl önce The General Theory of Harmonious Sounds'da benzer bir teori (1636) yayınladı.
(Zhu Zaiyu ve 81. abaküs)
On iki eşit mizaç basitçe, komşu oktavların frekans çarpanları olduğu anlamına gelir.Bir oktav 12 tona bölünür ve bu tonların frekansları 12 eşit parçaya (geometrik bir sıra) bölünür. İki bitişik ton arasındaki oran katsayısının 2'nin 12. kökü (1.059463094) olduğunu görmek zor değildir. Prens Zhu'nun 12. gücü açmak için abaküsü nasıl kullandığını hayal etmek zor ve doğruluk 25'e ulaştı (Zhu, "Yeni Hukuk Teorisi" nde kaydedilen "yeni gizli hukuk yasası" olarak adlandırdı).
Vatanseverlik eğitimi bittikten sonra, müzik hakkında konuşmaya devam edin.
En yaygın kullanılan piyano, tipik bir on iki eşit mizaç enstrümanıdır. Devam etmek için örnek olarak alalım. Piyanonun bir oktavında 7 beyaz tuş vardır (C (do), D (re), E (mi), F (fa), G (sol), A (la), B (si)) ve 5 Siyah anahtarlar için (C # / Db, D # / Eb, F # / Gb, G # / Ab, A # / Bb), belirli frekans ilişkileri aşağıdaki gibidir. Zekice görmüş olmalısın, çünkü bu geometrik bir dizidir, yani aslında frekans referansı olarak hangi ton kullanılır, hesaplama yöntemi aslında aynıdır.
(C, bir oktavın frekans oranını ayarlar)
(Piyano klavyesi ve müzik puanı arasındaki iletişim)
Akıllı, sen de bir sorun fark ettin. Daha önce frekans oranı hakkında konuşuyordum, bu yüzden doğru Frekans değeri Ne kadar?
(Bach)
Frekans referansı, farklı dönemlerde ve farklı bölgelerde farklıdır. 18. yüzyılda Avrupa'da a1 sesinin frekansının neredeyse 415 ile 430 Hz arasında olduğu söyleniyor. 1859'da Bach Bilimler Akademisi, a1 tonunun frekansının 435 Hz olduğunu öne sürdü. Bu standart adım, 1885'teki Viyana Uluslararası Konferansı'nda onaylandı ve "uluslararası saha" veya "Fransız sahası" olarak adlandırıldı. Mevcut uluslararası standart perde 1939'da Londra'da uluslararası bir konferansta Uluslararası Standartlar Birliği tarafından belirlenir ve a1 ton = 440 Hz.
Ek olarak, fizik hesaplamaları için bir standart vardır, c1 ton = 256 Hz, aynı zamanda "fiziksel perde" veya "felsefi perde standardı" olarak da adlandırılır. (Bu standardın avantajı, her oktav altının 2'ye bölünebilmesidir)
Uluslararası standardı takip edelim, a1 ton = 440 Hz
Bu şekilde, C ayarının frekansı do, ri, mi, fa, sol, la, si:
(C 1-7 Sıklığı)
Belki bu ayrıntılı şeylere katlanamazsınız (Bayan Chen'in karısının önceki şeyler hakkında söylediği şey buydu), o kadar iyi, sonunda yapay yıldırım ve otoyollarla nasıl müzik çalınacağı hakkında konuşmaya başlayabilirsiniz. İhtiyacınız olduğunda, onu saate koyun. Sadece bazı sayıları kontrol edin.
Öncelikle Tesla bobinlerinden yapılan yapay yıldırımın nasıl müzik yaptığına bir göz atalım. (Tesla bobinini icat eden tanrı adam Nikola Tesla'nın işleri ve aşina olduğumuz Edison ile ilgili şikayetler, lütfen kendi Baidu'nuzu veya wiki'nizi yapın. Bir dahaki sefere sokakta bir Tesla arabası gördüğünüzde Elon Musk'ı tanıyacaksınız. Bu isim, babasına bir övgüdür.)
(Nikola ve Musk. Nikola Tesla sol üstte)
Tesla bobini, dağıtılmış parametrelere sahip yüksek frekanslı seri rezonans transformatörüdür.Kısaca söylemek gerekirse, özel bir transformatördür.Birincil bobindeki AC frekansı bu transformatörün rezonans frekansıyla eşleştiğinde, dönüşüm oranı dönüş oranından çok daha büyük olabilir (ayrıca ABHA bobini denen bir transformatör var, dönüşüm oranı dönüş oranına eşit değil ki bu çok ilginç). Bu tür bir şeyi kullanarak, havayı parçalamak ve gördüğümüz yapay yıldırımı oluşturmak için milyonlarca volt yüksek frekanslı voltaj elde edebilirsiniz.
(Tesla bobini ve temel yapısı)
Bu şey çok tehlikeli, bu yüzden size nasıl yapılacağını öğretmeyeceğim. Eğer gerçekten yapmak istiyorsan, İnternette kendi kendine ara.Öğretmen Chen gerçekten bu sorumluluğu kaldıramaz. Önemli olan bunu üç kez söylemektir: dikkatli olun! Dikkatli ol! Dikkatli ol!
Belirli bir Tesla bobini cihazı için rezonans frekansı belirlenir, bu nedenle kıvılcım aralığı Tesla bobini (SGTC), tetik diyot Tesla bobini (SISGTC) ve sıradan katı hal Tesla bobini (SSTC) Müzik çalmanın bir yolu yok (Tesla bobinlerinin türleri ve ilkeleri tekrar edilmeyecek, ilgileniyorsanız kendiniz kontrol edin).
Müzik çalabilen Tesla bobini, ark söndürücülü katı Tesla bobinine dayanmaktadır (neden katı duruma eklenir? Katı hal iyi kontrol edildiğinden ve daha sessiz olduğundan, yıldırım sesini duymadan duyabilirsiniz. Birincil çakmağın büyük gürültüsünün altında kalan Tesla bobini artık sürekli olarak enerjilenmez, ancak belirli bir frekansta kesintili olarak enerjilendirilir.Her enerji verildiğinde, bir "pop" sesi çıkarır. Ölçeği "patlatmak" için "Papa Papa" nın frekansını kontrol edebilirsiniz (çarpık olduğunu düşünmeyin). Örneğin, enerjilendirilmiş frekans yaklaşık 261 Hz olduğunda, o zaman C'nin yaptığı gibi ses çıkarır ve enerjili frekans 440 Hz ise, o zaman C'nin la gibi ses çıkarır.
Bu nedenle, bir ses kablosu aracılığıyla bir ark söndürücü ile bu tür katı hal Tesla bobininin (ISSTC) ark söndürücüsüne bir cep telefonu, MP3 veya bilgisayar ve diğer oynatma ekipmanlarını bağladığımızda, yıldırım şu şekilde kullanılabilir: Korna olarak kullanılır. Elbette, bu zamanda yayılan ses yalnızca temel frekansa sahip olduğundan ve temelde armonik kısmı olmadığından, ses çok kuru. Ek olarak, çoğu ISSTC ark söndürücüsü bir kare dalga sinyali ile tahrik edilir, bu nedenle müziği bir kare dalga halinde işlemek daha iyidir (özel bir yazılım vardır ve İnternet üzerinden indirilebilen birçok hazır kare dalga müziği vardır).
Temel frekans ve harmonik frekans nedir? Aşırı ton nedir? Ah ... bu ... duran dalga denkleminin periyodik bir çözümü olduğunu biliyorsunuz ... yolu müzik çalmak için nasıl kullanacağımız hakkında konuşalım.
Araba yokken, otoyol sessizce orada, üzgün ya da mutlu değil, gelmiyor ya da gitmiyor, artmıyor ya da azalmıyor, neden araba ile müzik çalabiliyorsunuz? Lastik yolla temas ettiğinde çarpışma ve sürtünmeden kaynaklanan "lastik gürültüsünü" kullanır.
Üç "fetal gürültü" kaynağı vardır:
Bunlardan biri, lastik sırtı boşluğundaki hava akışı ve lastiğin etrafındaki hava bozukluğunun neden olduğu hava gürültüsüdür;
İkincisi, karkas ve desen parçalarının titreşiminin neden olduğu lastik titreşim gürültüsüdür;
Üçüncüsü, engebeli yol yüzeyi ve lastikler ile yol yüzeyi arasındaki sürtünmeden kaynaklanan yol gürültüsüdür.
Engebeli yol yüzeyinin neden olduğu yol gürültüsü genellikle önceki ikisinden çok daha büyüktür. Bozuk bir yolda sürerken, genellikle lastik gürültüsü olan belirli bir frekansta ses duyarsınız. Yavaşlatılması gereken bazı yol bölümlerinde asfalt hız tümseklerinden geçerken, özel lastik gürültüsü size yavaşlamanızı hatırlatacaktır.Birçok yol üzerindeki birçok şerit çizgisinde, aynı zamanda lastik gürültüsü oluşturmak için bir hatırlatma olarak da kullanılan birçok küçük tümsek vardır. Bu ayarların bir özelliği vardır, hız ne kadar yüksekse, ses o kadar yüksek ve keskin olur.
(Yavaşlayan asfalt ve yükseltilmiş şerit hatları)
Bu neden böyle?
Daha önce de belirtildiği gibi, lastik gürültüsünün ana kaynağı düz olmayan yol yüzeyi ve lastik ile yol yüzeyi arasındaki çarpışma ve sürtünmeden kaynaklanan yol gürültüsüdür. Yoldaki yavaşlama tümseklerinin veya küçük tümseklerin dağılımı belirlenir, daha sonra araç hızı ne kadar hızlı olursa, lastik ile yol arasındaki çarpışma frekansı o kadar yüksek ve ses frekansı o kadar yüksek (keskin); lastik ile yol arasındaki çarpışma o kadar güçlüdür , Ses ne kadar yüksekse.
Aslında konu bu olduğunda muhtemelen müzik yolunun ne olduğunu zaten görüyorsunuz.
Aslında karayolu üzerinde farklı aralıklarla oluklar açmak, böylece araç belirli bir hızda geçerken, yol yüzeyine belli bir frekansta çarparak sürtünerek gerekli tonal sesi üretecek şekildedir. Örneğin, do (1) sesi çıkarmak istiyorsanız, lastiğin yola saniyede 261 kez çarpması gerekir, yani saniyede 261 yuva elde edilebilir.
Bu şey sadece tehlikeli değil, aynı zamanda akıllıca size hızınızın uygun olup olmadığını hatırlatıyor, bu yüzden Öğretmen Chen size bu otoyolun nasıl tasarlanacağını öğretecek. Uzun soluklu müzik teorisine ek olarak, ortaokul fiziği hakkında biraz bilgi gerektirir, "mesafe = hız * zaman", bu ortaokul mu?
("Gerçek mi?" Şovundaki müzik yolunun bir bölümü)
Örnek olarak "Ode to Joy" gibi klasik bir şarkı bulalım.
Gösterimi aşağıdaki gibidir:
C'nin anahtarı olan skor üzerinde 1 = C 4/4 görebilirsiniz. Çeyrek nota bir vuruş ve her ölçü 4 vuruştur. Bu Ode to Joy'u dakikada 100 vuruş hızında çalıyoruz.Her vuruş 0.6 saniyedir.Bu ses şarkının ilk sesi mi (3) ise karşılık gelen frekans yaklaşık 330 Hz'dir (saniyede 330 çarpışma). O zaman araç, bu 0,6 saniyede kat edilen mesafede 198 yuvaya sahip olmalıdır. Araç hızı yaklaşık 11.11 m / s olan 40 km / h olarak ayarlanırsa, aracın bu vuruşta kat ettiği mesafe 6.67 metre, yarık aralığı yaklaşık 4 cm'dir.
Tabii ki, oluk aralığı, perdeyi belirleyen anahtar parametredir. Aslında ses ile ses arasında biraz boşluk bırakılması gerekir, bu nedenle kaplama bölümü ile bölüm arasında biraz beyazlık olmalı ve buna göre oluk sayısı azaltılmalıdır.
(Notalar arasındaki boşluk)
"Ode to Joy" şarkısının tamamı 16 bar ve toplam 64 beat (tekrarlanmayan kısım) ve toplam çalma süresi yaklaşık 38.4 saniye.Sonra şarkının tamamını saatte 40 kilometre hızla çalmak için yaklaşık 426.6 metrelik bir yol katetmeniz gerekiyor. İlk iki cümlenin bir listesini yaptım "Mutlu kadınlar kutsal ve güzeldir, yeryüzünde parlayan ışıl ışıl ışıl ışıl ışıl ışıl parlıyoruz. Kalplerimizde coşkuyla doluyuz ve tapınağınıza geliyoruz." Basit değil mi? Gerisini tasarlamayı deneyebilirsiniz. (Bas sol (5) dışında, diğer sesler daha önce sayılmıştır. Bu 5'in hesaplanması zor değildir. Oktavın yanındaki aynı isimdeki notaların bir oktav ilişkisi vardır, bu nedenle bas 5'in frekansı 5'in yarısıdır, yani yaklaşık 196 hertz.)
("Ode to Joy" un ilk iki cümlesi için tasarım veri sayfası)
Beklenmedik bir şekilde, bu makaleyi bitirmek 5.000 kelimeden fazla sürdü ve tam bir gün sürdü. Aslında, doğada ses çıkarabilen her şey bir müzik aleti olarak kullanılabilir.Chen'in size anlattıklarına bakın, onu kendiniz çalacak harika bir şey buldunuz mu? Deneyin, yapabilirsiniz!
Yazar: Bay Chen Zheng, Pekin Jiaotong Üniversitesi
Bu makale, WeChat halka açık hesabı "Science Whoops IUWE" (ID: science_iuwe) yetkisiyle yeniden oluşturulmuştur.
Editör: HWQ
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
