НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА физика и музыка

НАУЧНО ­ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА Подготовил: Запорожцев Виктор (8 класс) Научный руководитель: Купенова Г.М. (учитель физики) Пытаются шептать клочки афиш,         Пытается кричать железо крыш,          И в трубах петь пытается вода,            И так мычат бессильно провода... К.Я.Ваншенкин 2016­2017 год 1 СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………………………………………………………3 1.Человек и звук…………………………………………………………………………………………………4    1.1.Источники звука. Условия звука…………………………………………………………………4    1.2.Характеристики звука……………………………………………………………………………..5    1.3.Шкала громкости………………………………………………………………………………….5 2.Акустика……………………………………………………………………………………………………….7 3.Историческая справка…………………………………………………………………………………………8 4.Особый источник звука……………………………………………………………………………………….9 5.Музыкальные инструменты…………………………………………………………………………………10                 5.1.Устройство струнных инструментов (корпус, шейка, струны)………………………………10                 5.2.Рояль: появление и становление………………………………………………………………..12                 5.3.Духовые инструменты…………………………………………………………………………..14                 5.4.Струнные…………………………………………………………………………………………15                 5.5.Клавишные……………………………………………………………………………………….16                 5.6.Клавишно – духовые…………………………………………………………………………….16                 5.7.Ударные…………………………………………………………………………………………..16 6.Исследовательская часть…………………………………………………………………………………….17                 6.1.Выводы исследований и презентации работы…………………………………………………20 7.Музыка – плюсы или минусы?........................................................................................................................20                 7.1.Плюсы…………………………………………………………………………………………….20                 7.2.Минусы…………………………………………………………………………………………...20 Заключение……………………………………………………………………………………………………..21 Литература……………………………………………………………………………………………………...21 2 ВВЕДЕНИЕ В  глубокой   древности   звук   казался   людям   удивительным,   таинственным   порождением сверхъестественных сил. Они   верили, что звуки могут укрощать диких животных, сдвигать скалы и горы, преграждать путь воде, вызывать дождь, творить другие чудеса. В Древнем Египте, заметив удивительное воздействие музыки на человека, ни один праздник не обходился без ритуальных песнопений.  Древние   индийцы   раньше   других   овладели   высокой музыкальной культурой. Они разработали и широко использовали нотную грамоту задолго до того, как она появилась в Европе.  Понять и изучить звук люди стремились с незапамятных времен. Греческий ученый и философ Пифагор,   доказал,   что   низкие   тона   в   музыкальных   инструментах   присуще   длинным   струнам.   При укорочении струны вдвое звук ее повысится на целую октаву. Открытие Пифагора положило начало науки об акустики. Первые звуковые приборы были созданы в театрах Древней Греции и Рима: актеры вставляли в свои маски маленькие рупоры для усиления звука. Известно также применение звуковых приборов в египетских храмах, где были «шепчущие» статуи богов. Я  учусь  в музыкальной школе во втором классе, обучаюсь игре на аккордеоне. В музыкальную школу пошел учиться с большим интересом. Мне нравится музыка. Выбор музыкального инструмента был не очень сложным. У меня было два пути – фортепиано или аккордеон. Аккордеон одержал победу. Особенно, когда я услышал как играет Пётр Дранга. В один прекрасный день у меня возник вопрос: а что такое музыка? Изучает ли её, получение музыкального звука какая­нибудь наука? Почему существуют различные инструменты? И самое главное почему они имеют именно такую форму и размеры как имеют? И вот я занялся поиском ответов на эти вопросы. Но к моему удивлению, я открыл для себя не просто музыкальные звуки, а целую науку о звуках и о музыкальных в частности. Целью работы является 1.Выяснить, что такое звук и шум 2.Какие звуки мы слышим 3.Что является источником звука 4.Чем характеризуется звук 5.Может ли звук вызывать неприятные ощущения 6.Какая наука занимается изучением звука 7.Что такое музыка и что необходимо сделать, чтобы услышать музыку 8.Влияет ли материал, строение музыкального инструмента на звук, издаваемый им 9.Сравнить некоторые музыкальные инструменты и их звуки 3 1. ЧЕЛОВЕК  И  ЗВУК Человек   стал   человеком,   когда   услышал   шепот   листьев   и   песню   кузнечика,   журчание весеннего ручья и звон серебряных колокольчиков,    жаворонка в бездонном летнем небе, шорох снежинок   и   завывание   вьюги   за   окном,   ласковый   плеск   волны   и   торжественную   тишину   ночи,   – услышал и, затаив дыхание, слушает сотни и тысячи лет чудесную музыку жизни. Умей и ты слушать эту музыку, умей наслаждаться красотой.                                                Человек всегда жил в мире звуков и шума. Звук-это то, что слышит ухо. ЗВУК – ЭТО МЕХАНИЧЕСКАЯ ВОЛНА. Шум - громкие звуки, слившиеся в нестройное звучание. Звуки многообразны: шум дождя, грохот водопада, курлыканье журавлей, потрескивание деревьев на морозе, скрип стволов, раскачиваемых ветром, шум растревоженной ветром листвы, тихое журчание ручейка, шорох осторожных шагов, рокот мотора. Человек украсил мир речью, пением, музыкой­ заставил предметы звучать по своему усмотрению. Хорошо высушенные и натянутые шкуры животных стали барабанами. Жилы ­ струнами. Трубчатые стебли растений ­ первыми духовыми инструментами. Для   всех   живых   организмов,   в   том   числе   и   человека,   звук   является   одним   из   воздействий окружающей среды. В природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и непродолжителен. Сочетание звуковых раздражителей дает время животным и человеку, необходимое для оценки их характера и формирования ответной реакции. Звуки и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые ощущения и шок. Так действует шумовой загрязнение. Мы слышим  голоса людей,  пение птиц, звуки музыкальных  инструментов, шум леса,  гром во время грозы. Услышав какой­то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до нас от какого­то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в нем что-то колеблющееся. Звук ­ это механические колебания, которые распространяются в упругой среде: воздухе, воде,  твёрдом теле и т.п.  Ощущение звука создается только при определенных частотах колебаний в волне. Опыт показывает, что для органа слуха человека звуковыми являются только такие волны, в которых колебания происходят с частотами от 20 до 20000 Гц.  Колебания большей частоты называют ультразвуком, меньшей ­ инфразвуком.    1.1. ИСТОЧНИКИ  ЗВУКА.  УСЛОВИЯ ЗВУКА И с т о ч н и к а м и    звука являются колеблющиеся тела Звуки издают: 1) человек и   животные (колеблются голосовые связки); 2) насекомые: комары, шмели, мухи(колеблются крылья в полете); 3) музыкальные инструменты:          ­струнные( колеблются струны);          ­духовые( колеблется воздух);          ­ударные( в барабане колебания совершает кожа); 4)телефон, колонки, динамик (колеблется мембрана); У с л о в и я   необходимые для возникновения  звуковой волны: 1.Источник звука (волны), совершающий колебания:    *искусственные (звонок, сирена, камертон, звуки музыкальных инструментов…)    *естественные (шум дождя, шорох листьев, журчание воды, прибой, пение птиц…) 4 2.Упругая среда  Звук   в   вакууме   распространяться   не   может, и поэтому не могут возникнуть упругие механические колебания   т.к.   здесь   нет   упругой   среды, 3.Определенный   диапазон   частот   колебаний   источника   звука   –   между   16   Гц   и   20   кГц, достаточная для восприятия ухом мощность звуковых волн.  1.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ  ЗВУКА 1)высота ­ определяется частотой колебаний источника.  Чем больше частота колебаний источника, тем выше тон  издаваемого им звука. Звуки человеческого голоса по высоте делят на несколько диапазонов: бас – 80–350 Гц, баритон – 110–149 Гц,  тенор – 130–520 Гц,  дискант – 260–1000 Гц, сопрано – 260–1050 Гц,  колоратурное сопрано – до 1400 Гц 2)громкость – зависит от:     *амплитуды колебаний источника звука (чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук)    *длительности звука и от индивидуальных особенностей слушателя 3)скорость ­ распространение звука происходит не мгновенно, а с конечной скоростью. Скорость звука в воздухе ­ приблизительно 340 м/с.  Скорость звука в воде — 1500 м/с.  Скорость звука в металлах, в стали — 5000 м/с 4)частота ­ влияет на высоту тона 5)амплитуда – влияет на громкость (чем больше амплитуда, тем звук громче) 6)длина волны 7)энергия 8)период 1.3. ШКАЛА  ГРОМКОСТИ Тихий шелест листвы, журчание ручья, птичьи голоса, легкий плеск воды и шум прибоя всегда приятны человеку. Они успокаивают его, снимают стрессы. Но естественные звучания голосов Природы становятся все более редкими,  исчезают совсем или заглушаются промышленными транспортными и другими шумами. Длительный шум неблагоприятно влияет на орган слуха, понижая чувствительность к звуку. Он   приводит   к   расстройству   деятельности   сердца,   печени,   к   истощению   и   перенапряжению нервных   клеток.   Ослабленные   клетки   нервной   системы   не   могут   достаточно   четко   координировать работу различных систем организма. Отсюда возникают нарушения их деятельности.                      Уровень шума  измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления,­ децибелах. столько­то единиц. Единица громкости называется децибелом (дБ). О  звуках  различной  громкости   говорят,  что  один  громче  другого  не  во  столько­то  раз,  а   на Например,  10 дБ – громкость звука шороха листьев 20 дБ – шёпот, листва, прибой 20–30 дБ – норма шума в жилых помещениях;              50 дБ – разговор средней громкости;  60 дБ ­ речь, шум в магазине 5 70 дБ – уличный шум 77 дБ – легковые автомобили 80 дБ – шум работающего двигателя грузового автомобиля; шум автобуса, машиностроительные  заводы, машинописное бюро 90 дБ ­ токарный станок 95 дБ ­ строительные предприятия 99 дБ ­ металлургические заводы 100 дБ – железнодорожный, воздушный транспорт, листоштамповочный пресс, компрессорные  станции, стали 120 дб – гром, реактивный двигатель 130 дБ – порог болевого ощущения, ощущается кожей и вызывает ощущение боли, клепка/рубка  150 дБ ­  становится для человека непереносимым Звук громкостью свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв барабанной перепонки. Недаром в средние века существовала казнь "под колокол". Гул колокольного звона мучил и медленно убивал осужденного. Листва, прибой Звонок будильника Плеер Звук двигателя самолёта 20 дБ 80 дБ 114 дБ 130 дБ Влияние звуков на человека Успокаивает  Появляется чувство раздра­жения, утомляемость, го­ловная боль Вызывает звуковое опья­нение наподобие алкоголь­ного, нарушает сон, разру­ шает психику, приводит к глухоте. Болевые ощущения 6 Способность человека воспринимать упругие колебания, слушать их отразились в названии   у ч е н и я о   з в у к е – акустика. 2.АКУСТИКА АКУСТИКА­ РАЗДЕЛ ФИЗИКИ, В КОТОРОМ ИЗУЧАЮТСЯ ЗВУКОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ. от греческого akustikos ­ слуховой, слышимый Физиологическая    акустика  исследует   возможности   органов   слуха,   их   устройство   и   действие.   Она   изучает образование звуков органами речи и восприятие звуков органами слуха, а также вопросы анализа и синтеза речи Электроакустика,  или техническая акустика, занимается получением, передачи, приемом и записью звуков при помощи электрических приборов Архитектурная акустика  изучает распространение звука в помещениях, влияние на звук размеров и формы помещений, свойств материалов, покрывающих стены и потолки, и т.д. При этом опять имеется в виду слуховое восприятие звука.  Физическая акустика занимается изучением самих звуковых колебаний, а за последнее время охватила и колебания, лежащие за пределами слышимости (ультраакустика). Она широко использует разнообразные методы для превращения механических колебаний в электрические и обратно (электроакустика).  Атмосферная   звуковых волн, условие сверхдальнего распространения звука      акустика  изучает   звуковые   процессы   в   атмосфере,   в   частности   распространение Гидроакустика  (морская   акустика)   занимается   изучением   явлений,   происходящих   в   водной   среде, связанных с излучением, приемом и распространением акустических волн Биологическая     акустика рассматривает вопросы звукового  и ультразвукового общения животных Музыкальная акустика исследует музыкальные инструменты и условия их наилучшего звучания, а  также музыкальные настройки и системы.    7 8 3.ИСТОРИЧЕСКАЯ  СПРАВКА Первые наблюдения по акустики были проведены в VI веке до нашей эры. Пифагор установил связь между высотой тона и длиной струны или трубы издающей звук.  В IV в. до н.э. Аристотель первый правильно представил, как распространяется звук в воздухе. Он сказал, что звучащее тело вызывает сжатие и разрежение воздуха и объяснил эхо отражением звука от препятствий. В   XV   веке   Леонардо   да   Винчи   сформулировал   принцип   независимости   звуковых   волн   от различных источников.  В 1660 году в опытах Роберта Бойля было доказано, что воздух является проводником звука (в вакууме звук не распространяется).  В 1700 ­ 1707  гг. вышли    мемуары  Жозефа Савёра  по акустике,  опубликованные  Парижской Академией   наук.   В   этих   мемуарах   Савёр   рассматривает   явление,   хорошо   известное   конструкторам органов: если две трубы органа издают одновременно два звука, лишь немного отличающиеся по высоте, то слышны периодические усиления звука, подобные барабанной дроби. Савёр объяснил это явление периодическим   совпадением   колебаний   обоих   звуков.   Если,   например,   один   из   двух   звуков соответствует 32 колебаниям в секунду, а другой ­ 40 колебаниям , то конец четвёртого колебания первого   звука   совпадает   с   концом   пятого   колебания   второго   звука   и,   таким   образом   происходит усиление звука.  Наконец,   Савёр   первый   пытался   определить   границу   восприятия   колебаний   как   звуков:   для низких звуков он указал границу в 25 колебаний в секунду, а для высоких ­ 12 800.  За   тем,  Ньютон,   основываясь   на   этих   экспериментальных   работах  Савёра,   дал   первый   расчет длины волны звука и пришел к выводу, хорошо известному сейчас в физике, что для любой открытой трубы длина волны испускаемого звука равна удвоенной длине трубы. "И в этом состоят главнейшие звуковые явления".  К математическому рассмотрению задачи о колеблющейся струне в 1715 г. приступил английский математик   Брук   Тейлор,   положив   этим   начало   математической   физике   .   Ему   удалось   рассчитать зависимость числа колебаний струны от её длины, веса, натяжения и местного значения ускорения силы тяжести. Эта задача сразу же стала широко известна и привлекла внимание почти всех математиков XVIII века, вызвав долгую и плодотворную дискуссию. Ею занимались среди прочих Иоганн Бернулли и его сын  В XVIII веке было исследовано много других акустических явлений (скорость распространения звука в твердых телах и в газах, резонанс, комбинационные тона и др.). Все они объяснялись движением частей  колеблющегося  тела  и  частиц   среды,  в  которой  распространяется  звук.  Иными   словами,   все акустические явления объяснялись как механические процессы  В   1877   году   американский   учёный   Томас   Алва   Эдисон   изобрёл   устройство   для   записи   и воспроизведения звука, который потом сам же в 1889 году усовершенствовал. Изобретённый им способ звукозаписи получил название механического ИНТЕРЕСНЫЙ  ОПЫТ То, что воздух ­ проводник звука, было доказано поставленным опытом Роберта Бойля в 1660 году. Если  звучащее тело, например электрический звонок, поставить под колокол воздушного насоса, то по мере  откачивания из под него воздуха ­ звук будет делаться слабее, и наконец, когда под колоколом весь  воздух кончится, то звук прекратится.    9 4. ОСОБЫЙ  ИСТОЧНИК  ЗВУКА КАМЕРТОН Существуют   особые   источники   звука,   испускающие  единственную   частоту,   так называемый  чистый   тон.   Это  камертоны  различных   размеров   ­   простые   устройства, представляющие   собой   изогнутые   металлические   стержни   на   ножках.   Чем   больше   размеры камертонов, тем ниже звук, который он испускает при ударе по нему.  Стандартный камертон издаёт звук  ля  1­й октавы частотой 440 Гц. В исполнительской практике применяется для настройки музыкальных инструментов. При пении хора акапелла (то есть   без   инструментального   сопровождения)   хормейстер   находит   по  камертону   и  указывает хористам   высоту   звуков,   с   которых   они   начинают   своё   пение.   Устройство   камертона   может   быть различным. Встречаются механические, акустические и электронные камертоны.   ИЗ  ИСТОРИИ  КАМЕРТОНА В 1711 году придворный трубач английской королевы Джон Шор изобрёл необходимый   всем   музыкантам   и   настройщикам   музыкальных   инструментов нехитрый   предмет,   похожий   на   металлическую   вилочку   с   двумя   зубцами.   Эта «вилочка»   была   названа   камертоном.   Если   ударить   по   камертону,   его   концы начинают   свободно   колебаться   и   раздается   звук,   который   служит   эталоном высоты при настройке музыкальных инструментов и в пении. Камертон, изобретенный Шором, давал 420 колебаний   в   секунду.   Издаваемый   камертоном   звук   было   решено   присвоить   ноте   ЛЯ,   от   неё   и настраивали все другие звуки. У многих струнных инструментов, чаще всего у скрипки, при изменении температуры натяжение струн меняется, поэтому скрипачам приходится часто подтягивать струны, и камертон тут незаменим. Сегодня симфонические  оркестры  редко пользуются камертоном. В оркестре роль камертона выполняет деревянный духовой инструмент гобой, поскольку в его конструкции температура не влияет на музыкальный  строй и  его нота ЛЯ  всегда  устойчива. Но если  с оркестром играет  рояль, то все инструменты   оркестра   настраивают   уже   по   роялю,   а   рояль   перед   концертом   должен   быть   хорошо настроен по камертону. Чтобы  усилить звучание  камертона   его   устанавливают   на  резонаторе  —   открытом   с одной стороны деревянном ящике. Длина его берётся равной 1/4 длины звуковой волны, испускаемой камертоном. При звучании камертона его стержень вертикально давит на крышку ящика с частотой колебания ножек камертона, которая при такой длине ящика совпадает с частотой основного колебания воздуха в ящике. Происходит резонансное усиление звуковой волны, выходящей из ящика, при этом важную роль играет и тот факт, что размеры ящика более близки к длине звуковой волны камертона, чем поперечник ножки камертона. 10 5. МУЗЫКАЛЬНЫЕ  ИНСТРУМЕНТЫ Сколько сил нужно потратить чтобы превратить колебания воздуха в чудесный звук! Вот мы и добрались до самой сути связи физики и музыки Музыкальная акустика исследует музыкальные инструменты и условия их наилучшего звучания 5.1. УСТРОЙСТВО СТРУННЫХ ИНСТРУМЕНТОВ  (КОРПУС, ШЕЙКА, СТРУНЫ) Мне хочется уделить внимание самым первым музыкальным инструментам. Так как не многие, если почти никто, не знает ни из чего они были сделаны,  ни как они выглядели. В то время как о музыкальных инструментах нашего и недалёкого прошлого времени можно упомянуть лишь частично, т.к. их видели все, знают, как они выглядят и даже звучат. Люди с давних времен создают и усовершенствуют различные музыкальные инструменты.  В Африке, Южной Америке, Азии несколько столетий назад     к о р п у с о м     для струнных инструментов была обыкновенная тыква, а в арабском двухструнном ребабе для этой цели служит п а н ц и р ь     ч е р е п а х и.  Это   струнный   смычковый   музыкальный   инструмент   арабского происхождения.   Слово   «ребаб»   в   переводе   с   арабского   означает соединение коротких звуков в один длинный. АРАБСКИЙ  РЕБАБ Корпус ребаба деревянный плоский или выпуклый, трапециевидный или сердцевидный, с небольшими выемками по бокам. Обечайки делаются из д е р е в а    или к о к о с о в г о    о р е х а, деки кожаные (из к и ш о к    б у й в о л а    или   п у з ы р я   д р у г и х   ж и во т н ы х). Шейка  длинная,   круглая,   остроконечная;   вверху   имеет   1   или   2 длинных поперечных колка, внизу проходит через корпус и выступает в виде металлической гранёной ножки. Струны — 1 или 2; первоначально изготавливались из  к о н с к о г о    в о л о с а, позднее — металлические (медные или латунные). АНДАЛУЗСКИЙ  РЕБАБ В мире существуют миллионы скрипок. Любой человек хотя бы раз в жизни слышал звучание этого инструмента. К семейству скрипок относится не только сама скрипка, но и виола, шарманка, а также андалузский ребаб. Скрипки относятся к струнным музыкальным инструментам, на которых играют смычком.  Андалузский   ребаб   тоже   струнный   инструмент.   Его   тональный   диапазон   –   около полутора октав. Считается, что это довольно обширный диапазон, если учесть, что это не многострунный инструмент.  Рассмотрим строение ребаба. Корпус ребаба изготовлен из д е р е в а    и    п о к р ы т   к о ж е й    ж и в о т н ы х. По своей форме инструмент похож на вытянутую с обоих концов скрипку. Вдоль всего корпуса тянутся струны. Их обычно две, хотя мелодия воспроизводится чаще   всего   на   одной   струне.   Остается   только   догадываться,   каким   мастерством   должен   обладать исполнитель, чтобы воспроизвести мелодию на такой маленькой площади. На нижней конце корпуса ребаба находится подставка. Она делается из тростниковой трубочки, хотя возможно использование тростника или кости. К этой подставке крепятся струны своим одним концом. 11 Сужающаяся часть ребаба называется шейкой, которая заканчивается колковой коробкой. По обе стороны от коробки находятся настроечные винты. Они используются для настройки струн. Винты надо подкручивать, регулируя натяжение струн, от чего напрямую зависит качество звука. Играть на ребабе надо смычком.  Андалузский ребаб является  предком современной скрипки. Они схожи и по форме   и   по   манере   игры.   Поэтому   вам   не   трудно   будет   представить   внешний   вид ребаба. Это не сольный инструмент, его используют в качестве аккомпанемента голосу. Ребаб производит низкий дребезжащий звук. Может показаться, что он неприятный и отталкивающий. Однако это не так. Этот своеобразный звук, несмотря на свою непритязательность, сразу же покоряет сердца поклонников и заставляет душу петь. Инструмент порождает звуки, благодаря вибрации струн. Точно так же звучит скрипка. По струнам водят смычком, они вибрируют и начинают звучать.  Из­за своей малой распространенности инструмент трудно достать. Однако те, кто является его владельцем, поистине обладают настоящим сокровищем.  КИССАР с Нубийские   людоеды   сделали   некогда   живописный  киссар  с человеческим   черепом.   Древние   рыбаки   всех   стран   осваивали раковины, гончары ­ глиняные горшки. Надутые свиные пузыри, берестяные короба ­ все это человек заставлял п о д п е в а т ь т р у н а м.  Но после тысячи проверок и проб лучшим материалом оказалось  дерево. Из него выходили самые звонкие, самые легкие и самые чуткие корпуса струнных инструментов. Еще в Древнем Китае, в старой Индии под струнами ставили деревянные долбленые чаши и коробки ­ открытые либо закрытые, обтянутые змеиной кожей. Фигурные же корпуса, склеенные из изогнутых дощечек, тонкие, тщательно выделанные донья и деки, привились и в античном мире, и в средневековой Европе.  Для   с т р у н   тоже испытывали очень много материалов. И крученая древесная кора, и нити бамбука, и  бычьи жилы, и  сушеные обезьяньи кишки, и, конечно,  металл  ­ разные сорта и сплавы, разная толщина, прочность.  Кроме корпуса и струн в большинстве инструментов есть еще    ш е й к а.   Ее с самого начала делали деревянной, зато над формой шейки музыкальные мастера потрудились немало.  У   африканских   предшественников   арфы­киссаров,   вамби,   кунди­шейки  загибались   крутыми дугами. Много лет прошло, пока люди догадались, что шейки совсем не обязательно выгибать. Прямая шейка ­ вот к чему пришла в конце концов музыкальная техника.  ЛЮТНЯ К ровной доске музыканты стали прижимать струны пальцами, и вместо четырех­пяти (по числу струн) звуков сразу получили большой их запас. Возможности музыкального творчества расширились безгранично. Примерно пять тысяч лет назад ассирийцы и вавилоняне свели воедино три изобретения: деревянный корпус, широкую прямую шейку и колки для   раздельного   натягивания   струн.   Так   родился  четырехструнный   инструмент, который арабы позднее прозвали "аль-уд" (в буквальном переводе "дерево"). И именно он   стал,   по   существу,   первым   образцом   знаменитой  многострунной лютни. Постепенно она покорила Персию, Индию, Китай, а через 22 века ­ Европу. К этому 12 времени она значительно усовершенствовалась. На шейке появилась твердая пластинка­гриф, на нем вместо навязных веревочных или жильных ладов ­ костяные.  В средневековье в жизни европейцев лютня заняла столь же прочное положение, как в наши дни рояль. Однако через некоторое время гитары, мандолины и, конечно, скрипки постепенно вытеснили лютню с ее места, которое она занимала на протяжение стольких веков, так как по сравнению с простыми и всем доступными новыми инструментами лютня казалась чересчур громоздкой, сложной и безнадежно старомодной. СКРИПКА Имя создателя современной скрипки увековечено в поговорках, ему посвящены легенды, о нем написаны целые книги. А о творце фортепьяно знают только специалисты инструментоведы, да и им известно очень мало. Слава прошла мимо этого замечательного мастера, хоть заслуги его огромны.  Диапазон частот, соответствующий: струнным музыкальным инструментам инструмент частота, Гц бас виолончель  40­ 240 виолончель 65­ 660 альт скрипка 125­ 1000 200­ 2300 5.2. РОЯЛЬ:  ПОЯВЛЕНИЕ  И  СТАНОВЛЕНИЕ Бартоломео Кристофори служил смотрителем музея музыкальных инструментов во Флоренции. Всю жизнь он провел среди клавесинов и клавикордов и непрерывно думал об их улучшении. Отличный мастер, он скептически относился к гигантомании, которой в его время заражалась клавирная техника. Чувствовал, что необходимо нечто простое и принципиально новое. Но только на склоне лет созрело в его голове изобретение, которому выпала судьба стать великим.  Замысел  Кристофори  выглядел  просто. Не надо дергать за струны, как в клавесине,  не надо поджимать их, как в клавикорде. Гораздо лучше будет ударять по струнам молоточками. Ведь силу удара можно менять, а значит, и варьировать громкость звучания струны.  Суть этой идеи не была новинкой. Еще в древних цимбалах струны возбуждались ударами. Задача заключалась в том, чтобы связать движение молоточка, бьющего по струне, с нажимом клавиши. Сильный удар   пальца   по   клавише   должен   повлечь   за   собой   и   сильный   удар   молоточка   по   струне,   а   легкое прикосновение   пальца   к   клавише   ­   легкий,   нежный   удар   по   струне.   Это   главное,   чего   предстояло добиться.  Никто не знает, сколько бессонных ночей провел Бартоломео, облекая свою мысль в сложный бесшумный механизм. Никто не знает, сколько вариантов пришлось забраковать, прежде чем появились образцы, удовлетворявшие изобретателя. В конце концов на каждую клавишу он решил поставить подвижное сочетание двух хитроумных систем   деревянных   рычажков,   заканчивающихся   легким   молоточком,   обтянутым кожей. Молоточек ударял по струне, а мягкий войлочный демпфер глушил ее, когда палец снимался с клавиши.  В 1709 году некий знатный посетитель музея во Флоренции увидел там четыре   клавесина,   оснащенных   новой   механикой.   То   были   инструменты Бартоломео   Кристофори.   Талантливый   мастер   дал   им   и   имя   "gravcembalo   col 13 piano e forte"­"клавицембалы с тихим и громким звуком". Так появился "тихогром" ­ "фортепьяно". Главное достоинство его было запечатлено в самом названии.  Кристофори считал свое изобретение далеко не законченным и не спешил трубить о нем на весь мир. Но это сделал один музыкальный журнал. И тогда, если верить слухам, в гости к изобретателю пожаловал сам Иоганн Себастьян Бах. Какое он вынес суждение, неизвестно, но после визита великого музыканта темпераментный итальянец схватил топор и безжалостно изрубил механику на очередном клавесине с "piano e forte. Тем не менее настойчивый итальянец довел свое изобретение до совершенства. Кристофори   умер   в   безвестности.   Блистательного   торжества   своего   детища   он   не   увидел. Громкий и прозрачный звук фортепьяно аристократам казался грубым, резким. Даже в 19 веке новый инструмент встречал противников, да и не только среди глупцов. Его недолюбливал, к примеру, Генрих Гейне, считавший, что стучать по струнам молотками ­ занятие кощунственное.  К счастью, дело решали не поэты, а музыканты. Молоточковое фортепьяно благословили Бах, Моцарт,   Бетховен.   Мощность   звука,   богатство   интонации   открыли   ему   дорогу   в   большие   залы   ­   к широкой публике. И народу пришелся по вкусу прекрасный, неслыханный прежде звонко раскатистый голос,   который   то   гремел   громом,   то   затихал   до   тончайшего   пианиссимо.   На   фортепьяно   впервые зазвучала революционная "Марсельеза". Оно стало рабочим инструментом композиторов, поселилось в домах   горожан.   Но   музыкальные   мастера   не   сидели,   сложа   руки.   Они   постоянно   совершенствовали творение Кристофори.  Сколько коллективных усилий соединила в себе современная фортепьянная механика! Ныне она отточена до мельчайших  деталей.  Почти неуловимые  нюансы ударов по клавишам нынешний рояль в полной сохранности передает струнам. Он не "захлебнется" от самых дробных "тремоло"­повторений одного звука.  Замечательным событием было изобретение фортепьянных педалей, особенно правой,   освобождающей   струны   от   заглушающих   демпферов.   Протяжность   созвучий,   их   сложение, обогащение аккордов, усиление, изменение тембра звука ­ вот как много дала одна только правая педаль! Преобразились и струны ­ стали прочнее и наряднее. Теперь их стали делать не из латуни, а из специальной стали и очень тщательно вырабатывают. Их стало больше, натяжение их увеличилось, ибо, сильно   натянутые,  они  звучат   гораздо  лучше.   Расположение   тоже   изменилось:  не  одним   рядом,  как прежде, а двумя и даже тремя скрещивающимися. Это экономит место, сохраняя необходимую длину струн.  В первых же фортепьяно обновилась дека. По сравнению со старинной клавесинной она стала тоньше, прочнее, звонче. Моцарт в свое время восхищался, как ловко выделывал эту "гармоническую доску" фортепьянный мастер Штайн. "Изготовляя ее, ­ писал Моцарт, ­ он выставляет ее на воздух, на солнцепек, под дождь, под снег, всем чертям на расправу, для того чтобы доска растрескалась. Тогда с помощью пластинок и клея он наполняет трещины. Когда гармоническая доска так приготовлена, можно ручаться, что ей ничего не сделается".  В наши дни деке посвящены целые научные исследования. О ее материале, толщине, размерах, конфигурации ученые пишут диссертации. Еще бы, именно она ­ главная деталь звуковой системы рояля.  Некоторые   мастера   отваживались   и   на   коренную   переделку   фортепьяно. Ставили его "на дыбы", соединяли пару инструментов в один, изобретали новые клавиатуры.   Но   столь   серьезная   ломка   традиционного   строения   инструмента   не увенчалась успехом. Исключение составляет лишь изобретенное в 1880 году и всюду понравившееся пианино.  Для  роялей  же,   даже   весьма   оригинальных  ­  автоматических,  электрифицированных,  ­  по­ прежнему основой служит испытанная временем система Кристофори.  И только через 150 лет после смерти замечательного изобретателя на его родине, в Падуе, был поставлен памятник этому выдающемуся человеку.  14 5.3. ДУХОВЫЕ  ИНСТРУМЕНТЫ Сколько сил нужно потратить чтобы превратить колебания воздуха в чудесный звук!  Мастера,   изготавливающие   музыкальные   инструменты,   вкладывают   душу   и   весь опыт, накопленный годами, в свои творения. И мы можем только восхищаться, как они превращают обыкновенные воздушные волны в прекрасную музыку!  С   развитием   музыкальной   механики   в   синтезаторах   и   других   современных   инструментах используется   все   больше   различных   физических   спецэффектов,   и  чем   дальше   будет совершенствоваться физика, тем дальше пойдет музыкальная наука.  Давайте посмотрим, как влияет строение инструмента на тембр его звучания. Сначала рассмотрим общее строение деревянных духовых инструментов. Можно выделить: *мундштук (в него поступает вдуваемый воздух) *ствол *раструб (расширяющаяся часть ствола) *клапаны и отверстия (на стволе) 1) Деревянные *флейта ­ тембр – лёгкий, звонкий, светлый и подвижный *гобой ­ тембр более  тёплый и густой, с «носовым» оттенком  *кларнет ­ тембр чистый, прозрачный, округлый, благородный *фагот ­ тембр хриплый, сдавленный, ворчливый 15 2) Медные *труба ­ тембр яркий, летящий, праздничный *валторна ­ тембр мягкий, тёплый, «ленивый» *туба ­ тембр густой, глубокий, «неповоротливый» 5.4. СТРУННЫЕ Лютня                         Арфа                     Балалайка                   Скрипка                        Гитара 16 Клавесин                                   Орган                           Фортепиано                                 Рояль 5.5. КЛАВИШНЫЕ 5.6. КЛАВИШНО – ДУХОВЫЕ           Аккордеон                                                                              Баян Бубен                Ксилофон ­ тембр резкий, щёлкающий        Барабан                        Литавры 5.7. УДАРНЫЕ 17 литавры ­ тембр от еле слышного шороха до мощного грохота Конечно можно и дальше проводить сравнительный анализ музыкальных инструментов и их звучания. Но  и из приведённых примеров, можно сделать следующие ВЫВОДЫ: 1. в зависимости от того, какой звук мы хотим услышать, мы соответственно изготавливаем и  инструмент. Будут использоваться струны, клавиши, вдуваемый воздух, который будет  путешествовать по лабиринту трубы или это ударные инструменты.  2. также звук зависит и от строения самого инструмента в пределах одной группы – и тон, и  громкость, и тембр… 3. знания физики в изучении звука, его характеристик и условий звучания помогают, если не  диктуют при изготовлении музыкальных инструментов 18 6. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ  Цель:  А)выяснить, что понимают учащиеся под словами «звук» и «музыка», Б)видят ли они связь между физикой и музыкой. Опрос учащихся моей школы проводился среди 5 – 11 классов. Несмотря на то, что уровень знаний по предложенным вопросам и жизненный опыт был довольно разным от группы к группе, тем не менее, результаты в процентном соотношении были почти одинаковы у опрашиваемых разных возрастов. Результаты были немного округлены в сторону целых. 1.Что такое звуки? А)это то, что слышит ухо Б)это звуки природы В)это музыкальные звуки % 50 30 20 2.Что такое шум? А)это громкие звуки,  слившиеся в нестройное  звучание Б)это громкая музыка В)это крик Г)затрудняюсь ответить % 20 30 40 10 3.Все ли звуки мы  слышим? А)все Б)только звуки  привычного нам мира В)только в пределах  определённых частот Г)затрудняюсь  ответить 5.Может ли звук  вызвать неприятные  ощущения? А)да Б)нет В)только громкий звук Г)только звук  определённой  частоты % 10 30 40 20 % 20 5 30 40 % 15 30 50 5 4.Что является  источником звука? А)любой предмет Б)любой колеблющийся  предмет В)любой колеблющийся  предмет с определённой  частотой Г)только музыкальные  инструменты 6.Что такое музыка? А)это мелодия Б)это песни В)это искусство Г)это набор звуков,  слившийся в стройное  звучание  % 30 20 20 30 19 7.Что является  источником музыки? А)любой предмет Б)любой  колеблющийся  предмет В)любой  колеблющийся  предмет с  определённой  частотой Г) только  музыкальные  инструменты 9.Может ли музыка  вызвать неприятные  ощущения? А)никогда Б)всегда В)только громкая  10.Что общего у  физики и музыки? А)ничего Б)многое В)физика помогает  при изготовлении  музыкальных  инструментов Г)затрудняюсь  ответить  % 30 40 10 20 % 50 5 45 % 50 10 20 20 8.Влияет ли музыка на человека?  А)нет, никогда Б)да, всегда В)да, иногда  % 10 70 20 11.Какая наука  занимается изучением музыкальных звуков? А)музыка Б)физика  В)акустика Г)никакая % 30 10 55 5 20 6.1. ВЫВОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРЕЗЕНТАЦИИ РАБОТЫ: проведения презентации работы что шум – это громкие звуки, слившиеся в нестройное звучание Из проведённых исследований можно сделать следующие выводы и добавить к ним выводы от  1. Звук понимают правильно только 50% опрошенных, у 30% звук связан со звуками природы 2. Шум связывают в основном с криком 40%, а 30% ­ с громкой музыкой и только 20% понимают, 3. Музыку связывают с мелодией30%, разделяя и её правильное понимание 30% 4. Есть понимание, что слышим мы только в определённых частотах, но это малый % всего 40 5.  Правильное понимание, что является источником звука, складывается только у  50% 6.40% разделяют мнение, что источником музыки может служить любой колеблющийся предмет,  что не лишено смысла 7.только 40% понимают, что звук может вызвать неприятные ощущения, хочется добавить, что  это могут быть даже болезненные ощущения, хотя это осознают только 25%  опрошенных, связывая это  только с громкими звуками 8.Многие впервые узнали, для чего нужен камертон 9.Раскрыт секрет популярности многих музыкальных групп и их музыки – это 100 и 140 ударов в  минуту 10.Многие не знали о влиянии музыки на здоровье человека 11.Для многих было открытием, что у «музыки есть общие интересы с физикой». 7.МУЗЫКА – ПЛЮСЫ  ИЛИ  МИНУСЫ? 7.1 Плюсы 1.повышает настроение 2.служит для отдыха 3.нормализует кровяное давление 4.регулируют уровень сахара в крови 5.убивают тифозные палочки, возбудителей желтухи и вирусов гриппа 6.способствует ускоренному выздоровлению 7.если темп до 100 ударов в минуту, то пробуждается телесно­двигательная реакция человека 8.если темп 130­140 ударов в минуту вводит человека  в транс, а значит с помощью музыки можно управлять людьми, которые даже не будут об этом подозревать 9.помогает лучше понять природу, мир, людей, красоту жизни…. 7.2.Минусы (в основном рок, металл) 1. возбуждает, ожесточает, усиливает агрессию 2. выделяется стресс­гормон, который стирает хранившуюся в мозге информацию Многие подростки слушают рок­музыку *по неведению, не понимая, что она из себя представляет. *по привычке, не задумываясь и не вникая в смысл слов. *не желают выглядеть белой вороной в глазах своих друзей, которые увлеклись этой музыкой 21 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В заключение хочется сказать, что, занявшись данной работой, я даже не предполагал, что открою для себя много нового и  интересного – это УДИВИТЕЛЬНЫЙ  МИР  МУЗЫКИ. Но самое главное, я как и многие из опрошенных и не предполагал, что музыку и физику может связывать так много общего. Физика помогает сделать музыкальные звуки лучше, ярче, чище по звучанию, тону, помогает увеличить разнообразие музыкальных звуков. Я ОТКРЫЛ НОВЫЙ МИР – МИР ФИЗИКИ И МУЗЫКИ и это мир оказался чрезвычайно необычен и интересен. ЛИТЕРАТУРА 1.Интернет – ресурсы 2.помощь музыкального руководителя музыкальной школы Митрофана Андреевича 3.CD  КиМ – Школа развития личности: «Учимся понимать музыку». 4.CD  КиМ – Энциклопедия популярной музыки,2004 22