Home » Misc » Звучание камертона

Звучание камертона


Объяснение загадочного поведения камертона с помощью численного моделирования

Если ударить по камертону и прижать его к поверхности стола, максимальная частота излучаемого звука удваивается. Такое загадочное поведение сбивает многих людей с толку. В этой заметке мы раскроем эту «тайну» с помощью численного моделирования, а также расскажем некоторые интересные факты о камертонах.

"Загадочное" поведение камертона

В недавнем видео, вышедшем на YouTube-канале standupmaths, популяризаторы науки Matt Parker и Hugh Hunt обсуждали и демонстрировали подобный феномен камертона. Когда вы ударяете по камертону и прижимаете его к поверхности стола, кажется, что частота удваивается. Как оказалось, объяснение этой загадки можно свести к задаче о нелинейной механике твёрдого тела.

Как звук достигает наших ушей?

Когда вы держите в руках "работающий" камертон, вибрация ножек приводит к колебанию воздуха вокруг них. Волны давления распространяются в воздухе в виде звука. Вы можете их даже услышать, однако такое преобразование механических вибраций в акустическое давление не очень эффективно.

Когда вы прикладываете стержень камертона к столу, его аксиальные колебания передаются на поверхность. Эти колебания гораздо меньше, чем поперечное движение ножек, однако плоская поверхность стола является намного более эффективным излучателем звука, нежели тонкие ножки камертона. В данном случае поверхность стола будет выступать в роли большой диафрагмы громкоговорителя.


Фотография нашего камертона.

Для исследования этого интересного явления мы создали численную модель для вибрационного анализа камертона. Модель воссоздает камертон, который один из моих коллег хранит у себя в сумке. Тон устройства соответствует эталонной ноте "ля" первой октавы (A4, 440 Hz), материал — нержавеющая сталь, общая длина порядка 12 см.

Для начала давайте взглянем на смещения в камертона на первой собственной моде:


Форма моды камертона на основной частоте.

Если мы подробней посмотрим на возникающие смещения, то увидим, что, хотя основное движение ножек происходит в поперечном направлении (в направлении оси x на изображении выше), присутствуют также и небольшие вертикальные смещения (в направлении оси z), которые состоят из двух частей:

  1. Изгиб ножек сопровождается движением вверх-вниз, которое линейно изменяется по поперечному сечению ножки
  2. Стержень камертона в основном совершает жёсткое аксиальное смещение, которое необходимо для удержания центра масс в фиксированном положении по второму закону Ньютона

Смещения визуализированы на рисунке ниже. Мода нормирована, так что максимальное общее смещение равно 1. Максимальное аксиальное смещение равно 0.03, смещение в стержне составляет 0.01.


Векторы общего смещения на первой собственной моде.


Векторы смещения только в аксиальном направлении. Обратите внимание, что графики нормированы по разному. Центр тяжести обозначен голубой сферой.

Теперь давайте перейдём к моделированию излучения звука. Для того, чтобы рассчитать уровень звукового давления в окружающем воздухе, проведен расчет связанных акустических процессов на основе метода граничных элементов. Амплитуду вибраций на краях ножек укажем равной 1 мм. Это примерное максимально допустимое значения для камертона, чтобы он не был перегружен возникающими механическими напряжениями.

Как видно из рисунка ниже, интенсивность звука быстро уменьшается по мере удаления от камертона, а также имеет высокую степень направленности. На самом деле: если вы повернёте камертон вокруг своей оси на 45 градусов около уха, то вы ничего не услышите. Это действительно поражает!


Уровень звукового давления (dB) и диаграмма направленности излучения (график-вставка) вокруг камертона.

Теперь добавим к модели деревянную поверхность стола толщиной 2 см. Длина и ширина равна 1 м. Стол закреплён на углах. Стержень камертона соприкасается со столом в центре. Как можно видеть из графика ниже, уровень звукового давления довольно высокий в большей части воздушной области над столом и за ним.


Уровень звукового давления над столом для случая стержня, соприкасающегося с ним.

Для сравнения построим график уровня звукового давления для случая, когда стержень держут в воздухе. Как мы видим, разница довольна существенная. Уровень звукового давления стал очень низким, кроме области в непосредственной близи от камертона. Такое распределение соответствует опыту с камертонами, показанному в оригинальном видео на YouTube.


Уровень звукового давления вокруг камертона в воздухе (без стола).

Является ли удвоенная частота собственной?

До сих пор мы не касались первоначального вопроса: Почему частота вибраций камертона, расположенного на столе, удваивается? Одним из возможных объяснений может быть то, что существует собственная частота, для которой основные смещения в основном происходят в вертикальном направлении. 2}\sqrt{\dfrac{EI}{\rho A}}

Она в 6.27 раза больше, чем основная частота. Как мы видим, это не может стать причиной удвоения частоты. Однако, также существуют и другие формы мод, помимо симметричного изгиба. Может ли одна из них определять удвоение частоты?

Это маловероятно по двум причинам. Первая причина в том, что удвоение частоты наблюдается в камертонах различной формы. Было бы большим совпадением, если бы у всех них собственная мода была ровно вдвое больше основной собственной частоты. Вторая причина заключается в том, что несимметричные собственные моды имеют большое поперечное смещение в области стержня, где камертон удерживают. Таким образом, подобные собственные моды сильно бы затухали от прикосновения руки и имели бы маленькую амплитуду. Один из таких режимов на собственной частоте 1242 Гц представлен на анимации ниже.

Анимации первой собственной моды камертона на частоте 440 Hz, поперечной собственной моды на частоте 1242 Hz и второй собственной моды на частоте 2774 Hz.

Вероятная причина «загадочного» поведения камертона

Давайте немного подытожим, что мы на данный момент знаем о феномене удвоения частоты. Так как данное явление происходит только тогда, когда мы прижимаем камертон к столу, вибрации на удвоенной частоте включают большое аксиальное смещение в стержне. Также, на основании данных спектроанализатора (вы можете скачать это приложение на свой телефон) можно сделать вывод, что уровень вибраций на двойной частоте относительно быстро угасает. Т.е. существует переход обратно к основной частоте.

Зависимость от амплитуды колебаний предполагает наличие нелинейностей. Аксиальное смещение стержня говорит о том, что он компенсирует изменение положения центра масс ножек.

Не вдаваясь в математические подробности, для изгибающейся консольной балки можно определить расстояние смещения центра масс вниз относительно первоначальной длины L по следующей формуле:

\dfrac{\delta Z}{L} = \beta \left ( \dfrac{a}{L} \right)^2

Здесь a — поперечное смещение края, коэффициент β ≈ 0. 2 \mathrm 80 \, mm = 0.0025 \, mm

Масса стержня гораздо меньше, чем масса ножек, поэтому он должен смещаться ещё больше, чтобы общий центр тяжести оставался неподвижным. По формуле амплитуда колебаний стержня равна 0.005 мм. Эту величину можно сравнить с численными экспериментами, о которых мы рассказывали выше. Линейная (440 Гц) компонента аксиального смещения равна отношению a/100, в нашем примере — это 0.01 мм.

В реальности, камертон представляет из себя гораздо более сложную систему, чем обычная консольная балка. Область соединения стержня и ножек также будет влиять на результаты. Для нашего камертона амплитуда смещений второго порядка на самом деле будет меньше половины от рассчитанного приближённо значения 0.005 мм.

Тем не менее, амплитуда аксиального смещения, которое вызвано движением массы второго порядка, является значительной. Однако, если мы рассматриваем излучение звука, то нам важна скорость, а не смещение. Таким образом, если амплитуды смещения равны на частотах 440 Гц и 880 Гц, то скорость на двойной частоте будет в два раза больше, чем на основной.

Поскольку амплитуда аксиальных колебаний на частоте 440 Гц пропорциональна амплитуде смещения ножки а, а на частоте 880 Гц пропорциональна a2, необходимо ударить по камертону достаточно сильно, чтобы заметить эффект удвоения частоты. По мере затухания вибраций относительный вклад нелинейного члена уменьшается. Это хорошо видно на спектроанализаторе.

Данный процесс можно подробно проанализировать, выполнив динамический расчет во временной области с учетом геометрической нелинейности. Горизонтальные поверхности ножек возбуждаются симметричным импульсом и камертон начинает свободно вибрировать. По графику видно, что горизонтальные вибрации ножек почти синусоидальны на частоте 440 Гц, в то время как смещение стержня вверх и вниз явно нелинейно. Это происходит из-за того, что вклад компоненты смещения на частоте 440 Гц синхронен со смещением стержня, а на частоте 880 Гц — нет, таким образом, возникают дополнительные смещения вверх.

Из-за нелинейности системы вибрации периодичны не полностью. Даже амплитуда смещений ножек может изменяться от периода к периоду.


Синим графиком показано поперечное смещение на конце ножки, зелёным — вертикальное смещение в нижней части стержня.

Если разложить смещение стержня в частотный спектр с помощью быстрого Фурье-преобразования (FFT), то мы увидим два главных пика на частотах 440 Гц и 880 Гц. Также есть небольшой третий пик в окрестности второй изгибной моды.


Разложение вертикального смещения стержня в частотный спектр с помощью быстрого Фурье-преобразования.

Чтобы реально увидеть вклад компоненты вибраций второго порядка на частоте 880 Гц, давайте вычтем компоненту вибраций стержня, которая синфазна вибрациям ножек камертона, из общего смещения стержня. На графике ниже это смещение изображено красной линией.

Общее аксиальное смещение (синяя линия), вибрация ножек камертона, пропорциональная смещению стержня (пунктирная зелёная линия) и смещение второго порядка (красная линия).

Как мы выполнили подобное преобразование? Из расчёта на собственные частоты мы получили значение амплитуды аксиального смещения стержня, которое равно примерно 1% от величины поперечного смещения ножек (если быть совсем точными то 0.92%). На графике выше пунктирная зелёная линия в 0.0092 раза больше, чем смещение на конце ножек (эта зависимость не показана на графике). Данную кривую можно рассматривать, как линейную компоненту на частоте 440 Гц, которая имеет более-менее гармоническую синусоидальную форму. Затем эта величина вычитается из общего смещения стержня и получается красная кривая. Данный график равен нулю в момент, когда ножки камертона не изогнуты, и дважды за период достигает своего амплитудного значения, когда ножки максимально изогнуты внутрь или наружу.

На самом деле, красная кривая очень похожа на график функции sin2(ωt). Как мы уже упоминали выше, так как это график смещения, он пропорционален квадрату смещения ножки. Используем известное тригонометрическое тождество \sin^2(\omega t) = \dfrac{1-\cos(2 \omega t)}{2}. Встречайте удвоенную частоту!

Различные камертоны

В комментах к оригинальному видео отметили, что некоторые камертоны работают лучше других, а в некоторых вообще трудно уловить явление удвоения частоты. Как уже говорилось выше, для начала необходимо достаточно сильно ударить по камертону, чтобы попасть в нелинейный режим. К тому же, различная геометрия будет влиять на соотношение амплитуд для двух видов вибраций.

К примеру, если масса ножек будет намного больше стержня, то это вызовет большие смещения удвоенной частоты, так как в этом случае стержень должен будет больше перемещаться, чтобы центр тяжести оставался неизменным. В камертоне с тонкими ножками будет большее соотношение амплитуды к длине (a/L), что приведёт к увеличению нелинейной компоненты.

Большое значение играет место крепления стержня к ножкам. Если оно жёсткое, то амплитуда вибраций на основной частоте в стержне будет меньше, а относительный вклад компоненты удвоенной частоты, наоборот, больше. 4}{64}

Таким образом, для двух одинаковых при виде сбоку камертонов, тот, у которого ножки имеют квадратное сечение, должен быть длинней в 1.14 раз, чтобы их основная частота была одинаковой. Если взять одинаковое максимальное напряжение на изгиб для двух камертонов, тот, у которого ножки квадратного сечения, будет иметь амплитуду поперечных смещений в 1.142 больше, чем камертон с ножками круглого сечения, из-за более высокой способности выдерживать нагрузку. Кроме того, если размер стержня не изменяется, то общая масса камертона будет тем легче, чем длиннее будут ножки. Если сложить вклад всех этих случаев, то увеличение амплитуды вертикальной вибрации стержня увеличится примерно на 70% при переходе от круглого сечения ножки к квадратному.

Кроме того, у камертонов круглого сечения соединение между стержнем и ножками обычно более гибкое, что приводит к более высокому уровню вибраций на основной частоте.

Вывод из всего сказанного в том, что эффект удвоения частоты у камертона с квадратным сечением скорее всего будет более явно выражен.

Слышим ли мы удвоенную частоту?

В большинстве случаев ответ «нет». Основная частота всё так же существует, даже если она будет иметь более низкую амплитуду, чем удвоенная частота. Наши органы чувств работают таким образом, что мы будем слышать основную частоту, хоть и с другим тембром. Очень трудно, но не невозможно ударить по камертону таким образом, чтобы уровень звука двойной частоты был выше.

Заключение

Удвоение частоты происходит из-за нелинейного эффекта, когда стержень камертона должен двигаться вверх, чтобы компенсировать небольшое понижение центра масс ножек в момент, когда их амплитуда изгиба максимальна.

Обратите внимание, что стол не влияет на явление удвоения частоты. В данном случае стол выступает резонирующей поверхностью, которая усиливает аксиальные вибрации стержня. Если держать камертон в руке, то будет преобладать звук от вибраций изгибающихся ножек. В обоих случаях движение будет одинаковым, если мы не учитываем импеданс стола. Фактически, можно получить двойную частоту, просто держа камертон в руке, однако она будет на 30 dB ниже основной частоты (по амплитуде).

Дальнейшие шаги

Значение слова камертон. Что такое камертон? Описание эталона высоты и источника идеального звука Камертон какая нота

Камертон - (diapason, Stimmgabel, tuning fork) служит для полученияпростого тона постоянной и определенной высоты. Опять ударь камертон о колено. КАМЕРТОН - (от лат. camera, и tonus тон). Стальной инструмент, в виде двузубой вилки, посредством которого дают тон певческой капелле.

Камерто́н (нем.Kammerton - «комнатный звук») - инструмент для фиксации и воспроизведения эталонной высоты звука, которая также называется словом «камертон». Современный настроечный инструмент камертон издаёт звук ля 1-й октавы частотой 440 Гц. В исполнительской практике применяется для настройки музыкальных инструментов.

Смотреть что такое «КАМЕРТОН» в других словарях:

В наши дни 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.

Камертон онлайн - нота Ля (440 Гц)

Сегодня камертон можно приобрести в специализированных музыкальных магазинах. 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.

Однако имеются камертоны, настроенные и на другие звуки. Зная совершенно точно, как звучит одна нота, можно правильно настроить и все остальные. От удара дает определенный звук, служит дня настройки музыкальных инструментов и для задавания тона певчим. Все это можно сделать с помощью специального прибора, который называется камертон! Итак, что это такое и как он выглядит? У такого камертона есть своя рукоятка, то есть ручка, за которую его держат.

Аккорды, ноты и уроки игры на гитаре в стиле рок и смежных жанрах музыки

Это маленькая трубочка, которая издает звук, если в неё подуть. Такой вид считается, как бы не классическим. Именно поэтому камертоны так необходимы многим людям, которые занимаются музыкой. Кстати, без камертона никак не обойтись если вы прошлись с инструментом, например со скрипкой или гитарой по улице или если у вас была перевозка пианино. И в таком случае камертон и ваш утонченный музыкальный слух — вам в помощь!

Все музыкальные инструменты - гитара, фортепиано, скрипка, виолончель и т. д. - для того, чтобы играть в ансамбли, должны быть настроены под единый эталон звучания. В силу этого обстоятельства под звук этой ноты вы можете настраивать любой музыкальный инструмент.

Эталоном звучания могут стать и открытые струны шестиструнной гитары. Натягивайте или ослабляйте натяжение струны, пока она не будет звучать в точности так, как звучит в приведенном камертоне онлайн для гитары. В комментариях можете писать отзывы, пожелания и советы по настройке гитары. Камертон — это металлическая конструкция, по форме напоминающая вилку; которая колеблется в постоянном темпе. Ученые говорят — колеблется с определенной частотой.

Наполни чашку водой. Ударь камертон о колено, осторожно поднеси к чашке и коснись поверхности воды. Что ты видишь? Многие увлажнители воздуха в жилых помещениях основаны на такой же принципе. Какие свойства поверхности помогают усилить звук? Какие свойства только приглушают звук камертона? Колеблющийся камертон передает свою энергию частицам воздуха. Вилка камертона маленькая, и поэтому она может передать напрямую колебания только небольшому числу частиц воздуха.

Встречаются механические, акустические и электронные камертоны. Но если с оркестром играет рояль, то все инструменты оркестра настраивают уже по роялю, а рояль перед концертом должен быть хорошо настроен по камертону.

Для того, чтобы камертон зазвучал, надо его тихонько ударить специальным металлическим обитым тканью молоточком

России принят к. , дающий 440 колебаний в секунду. Каким образом можно проверить, насколько правильно настроен инструмент: фортепиано, скрипка, гитара, виолончель? В первом случае, перепад температуры сыграет злую шутку, инструмент расстроится.

Толковый словарь является некоммерческим онлайн проектом и поддерживается специалистами по русскому языку, культуре речи и филологии. Важную роль в развитии проекта играют наши уважаемые пользователи, которые помогают выявлять ошибки, а также делятся своими замечаниями и предложениями.

Не обязательно это должна быть гитара. Гитару не обязательно настраивать по пятому ладу первой струны. Извлеките звук с любой неприжатой струны гитары. Сравните ее звучание со звучанием этой же струны (струна E, 6 струна) в приложении. Повторите эти нехитрые действие с каждой гитарной струной. Все! Гитара настроена. Авторы публикаций могут предоставлять свои наработки по подбору композиций, в том числе для бесплатного скачивания нот, таб и табулатур.

Музыкантам всегда нужно играть в унисон. В домашних условиях можно использовать любой твердый предмет с мягкой поверхностью. Слышишь звук? Ударь еще раз. Звук тот же, или его высота изменилась? Вода из специального резервуара попадает в испарительную камеру. Нижняя часть камеры колеблется с очень высокой частотой, которую человеческое ухо не может зафиксировать (поэтому такая частота называется ультразвуковой).

В этом заключается еговажное значение и в физике, и в музыке. В этом очень помогает камертон. Поэтому звук от одного камертона не такой уж и громкий. Эта «вилочка» была названа камертоном. Так звучит стандарт высоты тона для ноты Ля первой октавы 440 Гц. Именно такая частота сейчас считается международным стандартов в настройке музыкальных инструментов. Камертон - эталон звука для настройки музыкальных инструментов.

Звук камертона помогает настраивать музыкальные инструменты, что позволяет правильно на них играть. Можно, конечно, положиться на собственный слух, но надежнее будет перепроверить.

О музыкальных инструментах

Потребность в творчестве появилась у людей очень давно. Так начали появляться и первые музыкальные инструменты. Разумеется, поначалу они были крайне примитивными, но со временем усложнялись. И в какой-то момент оказалось, что для удобства их нужно привести к некоему стандарту, особенно если они имеют разную конструкцию. Так появилась потребность в универсальной точке отсчета. Зная одну ноту, можно выстроить и остальные, но откуда же ее взять? В поисках решения этой проблемы и был изобретен прибор, который иногда тоже относят к музыкальным инструментам. Без него нельзя обойтись, если нужна настройка пианино или рояля, так что замену найти нелегко.

Что такое камертон?

Те, у кого есть дома пианино, иногда вызывают настройщика, чтобы убедиться, что инструмент не фальшивит. И тогда можно увидеть в руках мастера странную изогнутую палочку. На самом деле это приспособление может выглядеть по-разному, но его назначение всегда одно и то же. Камертон - это прибор, издающий ноту "ля" первой октавы. Ориентируясь на можно выстроить и все остальные ноты.

У каждого музыкального инструмента есть свои особенности и принцип работы. Есть и факторы, нарушающие правильное функционирование - для медных духовых и струнных это может быть неаккуратное перемещение, резкие перепады температуры и т. д. Поэтому камертон - это незаменимая для каждого музыканта вещь, которая позволяет быстро привести все в порядок. Неудивительно, что он был изобретен, ведь в нем так сильно нуждались. Это дало толчок к развитию идей исполнения одних и тех же произведений большим количеством самых разных музыкальных инструментов, ведь теперь несложно было гармонизировать их звучание.

Кстати, "камертон" - это немецкое слово, хоть оно означает и не совсем то. Оно переводится как "комнатный звук", а музыкальный инструмент, о котором идет речь, в Германии называют Stimmgabel.

История появления и развития

Впервые камертон был изобретен английским придворным музыкантом Джоном Шором. Он был трубачом и, очевидно, хорошо понимал законы физики, в частности акустику. пластины для ноты "ля" в тот момент составляла 119,9 Герц. Так появился камертон. Фото старых экземпляров очень интересны, потому что сегодня нечасто встретишь такое приспособление в жизни. Он выглядел как двузубая металлическая вилка, которой нужно было ударять обо что-то, чтобы она начала издавать звук.

Со временем облик камертона менялся, появились разновидности с деревянной коробочкой, выполняющей функцию резонатора. Кроме того, постепенно росла частота колебаний прибора. Сегодня для ноты "ля" первой октавы она составляет 440 Герц.

Современные разновидности

Сегодня музыканты могут выбрать из огромного количества камертонов. Они могут быть выполнены в виде металлической вилки, дудочки или свистка. Еще они могут издавать звуки разной высоты, наиболее популярными являются "ля", "ми" и "до". Иногда это даже несколько тонов за раз - такие приборы часто используют гитаристы и скрипачи, поскольку классический строй для каждого из этих инструментов един.

Помимо этого, в последние годы появилось большое количество электронных камертонов, которые называют тюнерами, и приложений и сайтов на эту тему. Так что современному музыканту сложно не суметь настроить свой музыкальный инструмент - всегда будет возможность оттолкнуться от основного тона. Кстати, камертон - это серьезное подспорье для хора, особенно если пение происходит без музыки - Певцы в данном случае ориентируются на звук стандартного тона, но не забывают и о сочетаемости своих голосов.

Для каждой конкретной цели есть свой камертон. Для гитары он может содержать все шесть нот для открытых струн, для скрипки и виолончели - четыре и т. д. Это значительно облегчает процесс настройки. Но как бы он ни выглядел и для чего бы ни был предназначен - в любом случае камертон работает в соответствии с законами физики.

Принцип работы

Вероятно, большинство из школьного курса физики помнит о том, что звуки вызываются колебаниями. И данный случай, разумеется, не исключение. Камертон для гитары, пианино или любого другого инструмента работает по одному принципу - какое-то действие приводит в движение пластину. Она в свою очередь колеблется и издает тон той или иной высоты. Прибор создает гармонические волны, и это значит, что получаемый звук камертона оказывается очень чистым. Кроме того, на него не влияет температура окружающей среды.

Кстати, большая часть камертонов довольно компактны, и этому тоже есть физическая причина. Дело в том, что, чем он больше, тем более низкий звук он издает, даже если остальные параметры одинаковы.

Особые виды

Есть еще одна разновидность камертонов, которую важно не путать с остальными, поскольку они используются в совершенно других случаях. Речь идет про камертон медицинский, который нужен врачам-отоларингологам, ортопедам и неврологам, чтобы изучить особенности проводимости звуков по костям пациента.

Этот прибор также служит для определения реакции на вибрацию. С его помощью можно выявить такие заболевания, как паллистезия или полинейропатия, возникающая, например, при сахарном диабете. Этот прибор назван камертоном не только за похожую наружность, но и, разумеется, за аналогичный принцип работы.

В переносном смысле это слово также употребляется, например, психологами. Они иногда предлагают своим пациентам найти "внутренний камертон", то есть стержень, опору, основу личности.

В симфонических оркестрах, где количество самых разных музыкальных инструментов просто огромно, камертон - это не такой уж и частый гость. Обычно настройка происходит в соответствии с гобоем - на его звук не влияет почти ничто. Однако если в выступлении используется рояль, то сначала его настраивают в соответствии с

камертоном, а уже по нему регулируются остальные инструменты. Даже если произойдет какая-то ошибка, весь оркестр будет звучать гармонично, и, возможно, зрители даже не заметят недочета.

Настройка гитары

Этот музыкальный инструмент остается крайне распространенным среди тех, кто не занимается исполнительской деятельностью профессионально. Разумеется, это классическая Когда она новая или на ней недавно были заменены струны, настраивать ее приходится частенько. Да и позднее, после неаккуратного перемещения и в результате перепадов температуры, может понадобиться коррекция ее звучания.

Если под рукой есть специальный камертон для гитары, задача серьезно упрощается, ведь каждая издаваемая нота соответствует отдельной струне. Но если в распоряжении имеется лишь классическая разновидность, придется немного потрудиться и напрячь свой слух. Звук, издаваемый камертоном, должен соответствовать тону первой струны, зажатой на пятом ладу. Когда это будет достигнуто, можно продолжить. Для этого каждая последующая струна зажимается на пятом ладу настраивается в унисон с предыдущей. Это несложно, но требует определенной практики. Исключение составляет лишь третья, для которой используется третий лад.

Кстати, если в распоряжении гитариста нет камертона, то можно послушать обычные телефонные гудки, они тоже соответствуют ноте "ля". Самостоятельно можно также регулировать струны скрипки, виолончели и подобных им инструментов. Ну а настройка пианино или рояля настолько сложна, что лучше доверить это дело профессионалам.

Музыкальный мир построен на гармонии и приятном звучании. Это значит, что все инструменты и голоса должны иметь одинаковый строй. Достичь этого оказалось непросто, нужен был определенный стандарт, на который настройщики и музыканты могли бы опираться. Посредством проб и ошибок мир все-таки узнал, что такое камертон.

Настройка не терпит отлагательств!

Именно такой позиции придерживался Джон Шур, маэстро трубы при дворе великой королевы Англии - Елизаветы. Он много слушал и запоминал, обладая абсолютным слухом. В 1711 году трубач изобрел странный предмет - металлическую вилку, от удара по которой чем-либо раздавался тонкий звук.

Как ни странно, этот звук был чистым и достаточно приятным. Было принято решение настраивать инструменты по нему, вплоть до органов и хоровых ансамблей в храмах. Высоту звука присвоили ноте ля первой октавы.

Как выглядит настоящий камертон?

Музыкальный девайс внешне сильно напоминает вилку для фруктов в высшем обществе. По аналогии со столовым прибором, он имеет два абсолютно равных зубца, соединенных точно в центре отходящей рукояткой.

Слыша вопрос о том, что такое камертон, зачастую англоговорящие настройщики так и говорят - tuner-fork, что буквально означает «вилка для настройки».

Интересный факт, что звук камертона сам по себе очень тихий, поэтому ему необходим резонатор. Чаще всего в его роли выступает деревянный ящичек, расположенный под прибором. Чтобы колебания резонировали и звучание нарастало, эта коробочка в длину изготавливается равной ¼ звуковой волны.

Немного теории о частотах

Если, что такое камертон, уже известно, то интересно узнать, что за эталон он символизирует и как определяется. Изначально высота составляла 420 Гц, но по мере совершенствования в изготовлении повышалась. В Венском и других театрах европейских столиц вокалисты негодовали - настройка была неточной. Итак, 1885 году в Австрии был определен стандарт музыкальной настройки, где частота колебания камертона для ноты ля первой октавы составляла 435 Гц.

В начале 20 века идеальный звук снова претерпел изменения, остановившись на отметке 440 герц. Главная причина тому - ансамблевая форма. Инструменты оркестра, от духовых до струнных, настраиваются на максимально удобной частоте, от 440 до 442 Гц. Выяснили, что разница в 2 герца не определима человеческим ухом, но разные инструменты могут требовать ее для полноты звука. Повышенный эталон придал звуку яркость и большую выразительность.

Температурный режим

Частота колебаний, как известно, зависит от температуры. Поэтому настройка камертона должна происходить при точно заданной температуре, и дальнейшая сверка звука с инструментом - при максимально к ней приближенной. Чем это обусловлено?

Французский мастер акустического оборудования Koenig выяснил, что с повышением температуры на 1 градус Цельсия число колебаний уменьшается на 1 к каждым 10000. Поэтому изготовители стараются настраивать камертоны на 20 градусов, что является стандартной комнатной температурой.

Достижение нужного звучания

При ударе по камертону можно сначала услышать более высокие тона, которые почти моментально угасают и оставляют только основной. Чтобы добиться максимальной точности и громкости, как уже было сказано, прикрепляется резонатор - деревянный ящик, а иногда другие конструкции цилиндрической или шарообразной формы из стекла или металла.

В резонаторах образуются стоячие волны, которые вызваны вибрациями воздуха от удара. Таким образом звук усиливается, но быстрее прекращается. Самым оптимальным является камертон из стали, так как ему нужно меньше резонанса, а звук получается чистым и без сильной амплитуды. При незначительных колебаниях температуры именно стальная «вилка» считается эталоном высоты звука.

Применение в физике и других науках

Широкое распространение камертоны получили среди исследователей акустики в общем. Они добиваются наиболее длительного звучания при помощи электромагнитного камертона, удерживая колебания на одинаковом уровне неограниченное количество времени (точнее, ограниченное исключительно поступлением тока).

Электрический ток пропускается через катушку магнита, исходя из гальванического элемента (источника тока). Так как любой заряженный предмет является магнитом, «рога» вилки притягиваются друг к другу. Перекрытие тока заставляют их вернуться на исходные позиции. Рукоятка в этом случае выступает прерывателем цепи. Изобретение устройства присвоено Меркадье.

На практике прибор используется в способе Шейблера и Лиссажу, чтобы определить точное число колебаний за промежуток времени. Также микроскоп Гельмгольца перенял принцип. Струнные вибрации с его помощью изучать намного эффективнее. Камертоны с резонаторами помогают образовать стоячие волны в различных приспособлениях, а также применяются в хронографах.

Секреты качественной настройки

Непосредственно перед выступлением на клавишном инструменте ни в коем случае нельзя перестраивать рояль на те самые 2 Гц для «яркости», с 440 на 442. Строй моментально начнет ползти, что уже станет заметно не только абсолютнику, но и рядовому слушателю.

Фортепиано конца 19 и начала 20 веков могут быть не адаптированы к принятым позже 440 Гц, поэтому настраиваются по Венскому стандарту - 435 Гц при желательной температуре 15 градусов Цельсия. Попытки настроить выше могут привести к растяжению и разрыву струн, а заменить на подобном инструменте их уже невозможно.

Современные модифицированные инструменты в оркестре, как правило, могут подчиняться единому стандарту. Поэтому экспериментировать с высотой не стоит. Все проверяется простыми электронными клавишными - всегда в 440 Гц, без малейшего отклонения. Удобно для сверки строя в больших ансамблях.

Несмотря на обилие современных гаджетов для настройки, вроде тюнеров, самым надежным и любимым остается нехитрый стальной девайс. Каждый настройщик знает, что такое камертон - эталонное звучание, принятое во всем мире и установленное вековыми исследованиями.

Камертон, камертоны, камертона, камертонов, камертону, камертонам, камертон, камертоны, камертоном, камертонами, камертоне, камертонах Грамматический словарь Зализняка

  • камертон - -а, м. Инструмент в виде небольшой стальной вилки с двумя зубцами, издающий при ударе о твердое тело звук определенной высоты, которым пользуются как основным тоном при настраивании инструментов в оркестре, а также в хоровом пении. [нем. Kammerton] Малый академический словарь
  • камертон - КАМЕРТОН -а; м. [нем. Kammerton] Инструмент в виде небольшой стальной вилки с двумя зубцами, издающий при ударе о твёрдое тело звук определённой высоты (используется как эталон при настраивании инструментов в оркестре, в хоровом пении). Толковый словарь Кузнецова
  • камертон - Камертона, м. [нем. Kammerton] (муз.). Стальной инструмент в форме вилки, издающий при ударе о твердое тело всегда один и тот же звук, которым пользуются как основным тоном при настраивании инструментов в оркестре, а также в хоровом пении. Большой словарь иностранных слов
  • камертон - КАМЕРТОН, а, м. Металлический инструмент, издающий при ударе звук, к-рый является эталоном высоты при настраивании инструментов, в хоровом пении. | прил. камертонный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова
  • КАМЕРТОН - КАМЕРТОН (нем. Kammerton) - прибор - источник звука, служащего эталоном высоты звука при настройке музыкальных инструментов и в пении. Принята эталонная частота тона ля первой октавы - 440 Гц. Большой энциклопедический словарь
  • камертон - Заимств. в конце XVII в. из нем. яз., где Kammerton - сложение Kammer «комната» и Ton «звук». Буквально - «комнатный звук». Этимологический словарь Шанского
  • Камертон - (diapason, Stimmgabel, tuning-fork) служит для получения простого тона постоянной и определенной высоты. В этом заключается его важное значение и в физике, и в музыке. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
  • камертон - КАМЕРТ’ОН, камертона, ·муж. (·нем. Kammerton) (муз.). Стальной инструмент в форме вилки, издающий при ударе о твердое тело всегда один и тот же звук, которым пользуются как основным тоном при настраивании инструментов в оркестре, а также в хоровом пении. Толковый словарь Ушакова
  • Камертон - (нем. Kammerton) источник звука, представляющий собой изогнутый и закрепленный посредине металлический стержень, концы которого могут свободно колебаться. В музыке служит эталоном высоты Звука при настройке музыкальных инструментов и в пении. Большая советская энциклопедия
  • камертон - орф. камертон, -а Орфографический словарь Лопатина
  • камертон - камертон м. 1. Металлический инструмент в виде небольшой вилки с двумя зубцами, дающий при ударе звук определённой высоты, которым пользуются как основным тоном при настраивании музыкальных инструментов, а также в пении. 2. перен. То, что задает, определяет общее настроение, общий тон. Толковый словарь Ефремовой
  • камертон - См. камера Толковый словарь Даля

    • К амертон - это приспособление, воспроизводящее эталонную ноту, от которой отстраиваются все остальные звуки на инструменте. Существуют следующие распространённые разновидности камертона: металлический, духовой и электронный.

    1.1. Металлический камертон

    Металлический камертон пришёл к нам из глубины веков. Он надёжен, точен, долговечен, ну и просто красиво выглядит.

    Большинство таких камертонов дают ноту «Ля» первой октавы, что соответствует звучанию 1-й струны (струны считаются снизу вверх, первая струна - самая тонкая), прижатой на 5-м ладу. Камертон используется в двух режимах: тихий и громкий. Тихий режим - это когда вы подносите колеблющийся камертон к уху. А громкий - когда прикасаетесь им, скажем, к фортепиано или к деке гитары. При этом громкость звука заметно возрастает.

    Итак, приступаем к настойке гитары.

    1. Возьмите камертон с той стороны, где у него один кончик, и стукнете по нему.
    2. Послушайте ноту.
    3. Нужно настроить первую струну так, чтобы, будучи прижатой на 5-м ладу, она давала такой же звук, какой даёт камертон - ноту «ля». Вращайте колок осмотрительно, чтобы не перетянуть и не порвать струну.
    4. Настроили? Теперь послушаем открытую (не прижатую) 1-ю струну. Это нота «ми». Нам нужно, чтобы 2-я струна, прижатая на 5-м ладу, зазвучала так же - в ноту «ми». Настройте её. Обратите внимание на то, что нота «ми» на 1-й и 2-й струнах не звучит абсолютно одинаково - имеет место быть разница в тембре (окраске звука).
    5. Теперь по аналогии. Настройте 3-ю струну так, чтобы на 4-м ладу она звучала как открытая 2-я. Это нота «Си».
    6. 4-я струна на 5-м ладу - как 3-я открытая (нота «соль»).
    7. 5-я струна на 5-м ладу - как 4-я открытая (нота «ре»).
    8. 6-я струна на 5-м ладу - как 5-я открытая (нота «ля»).

    В отличие от металлического, духовой камертон даёт 6 звуков открытых струн. Это удобно, но есть существенные недостатки. Такие камертоны недолговечны и постепенно теряют точность ввиду окисления язычков.

    1. Дуньте в отверстие, соответствующее какой-либо струне;
    2. Настройте эту струну.

    Хотя погрешность и не накапливается, но проверка по интервалам и аккордам всё равно позволит настроить гитару точнее.

    1.3 Электронный камертон

    Может давать множество различных звуков, набор которых отличается в зависимости от модели. На фото представлен прибор фирмы Korg, удачно совмещающий камертон и метроном в одном корпусе.

    На большинстве таких камертонов можно калибровать высоту эталонной ноты «ля» первой октавы, относительно которой прибор отстраивает остальные звуки. Это бывает полезно, если играешь, скажем, с фортепиано, настроенном в 442 Гц (напомню, что эталонной считается частота 440 Гц). Вот как настраивается гитара:

    Струна Название ноты и октавы Обозначение на дисплее (в зависимости от модели прибора)
    Прибор обозначает октавы по системе Гельмгольца Прибор обозначает октавы в научной нотации Прибор обозначает ноту и номер гитарной струны
    1 «Ми» первой октавы e1 E4 E1
    2 «Си» малой октавы b (возможно «h»*) B3 (возможно «h4»*) B2 (возможно «h3»*)
    3 «Соль» малой октавы g G3 G3
    4 «Ре» малой октавы d D3 D4
    5 «Ля» большой октавы A (большая буква «A») A2 A5
    6 «Ми» большой октавы E (большая буква «E») E2 E6

    * - существует путаница, связанная с обозначением ноты «си». Часть музыкального мира обозначает её буквой «B», а часть - «H». Причём, в случае с «H» нота си-бемоль обозначается как «B». Вероятнее всего, ваш камертон будет использовать первый вариант обозначения, где «си» - это «B».

    Учитывайте этот момент не только при настройке гитары, но и при чтении буквенно-цифровых обозначений аккордов.

    Ещё один интересный момент касается того, где какая октава на грифе гитары. Часто можно встретить информацию о том, что первая открытая струна — это «Ми» второй октавы, а все остальные, соответственно, относятся к первой и к малой. Это ошибочное утверждение. Оно пошло от того, что ноты для гитары записываются октавой выше фортепианных. Развею это утверждение. Первая открытая струна - это «Ми» первой октавы, как и написано в таблице.

    1.4. Другие варианты камертона

    Роль камертона может выполнять гудок на стационарном телефоне, первая нота рингтона на сотовом или что-то ещё. Просто примените фантазию.

    2. Настройка по фортепиано

    З десь всё просто. Фортепиано - это тот же камертон, просто нужно знать, на какую клавишу нажимать. На схеме показано, какая клавиша какой открытой струне соответствует.

    Иное дело, насколько хорошо настроено само фортепиано. Практика показывает, что обычно не очень. В этом случае можно взять за эталон только одну из нот фортепиано, а от неё отстроить все остальные, как в случае с металлическим камертоном. Важно, чтобы струны гитары в первую очередь строили друг с другом, а уже потом с фортепиано. Если вы настраиваете гитару под синтезатор, то проблемы строя не возникает (если только синтезатор находится в хорошем техническом состоянии).

    3. Настройка гитары по тюнеру

    Т юнер - это прибор, реагирующий на звучание вашего инструмента и помогающий вам его настроить. На дисплей выводится различная полезная информация, например:

    Самые важные характеристики для тюнера - скорость отклика индикатора на сыгранный звук и величина шага индикатора (чем меньше шаг, тем точнее можно настроить гитару). Тюнеры бывают различными в плане конструкции и назначения. В следующей таблице рассмотрены основные разновидности:

    Тип тюнера Назначение Плюсы Минусы
    Тюнер-прищепка, прикрепляемый к грифу Акустические концерты Эстетичен, лёгок, прикрепил и забыл Имеет подвижные части, которые со временем выходят из строя
    Педаль для подключения в цепь эффектов Электрические концерты с высоким уровнем громкости Реагирует только на полезный сигнал гитары, шум в зале ему не мешает Громоздок, работает только через подключение посредством шнура
    Небольшой прямоугольный приборчик на батарейках АА или ААА Домашние занятия Такие тюнеры часто обладают встроенным метрономом, что удобно для домашних тренировок Не удобен для использования на концертах
    Тюнер-мобильное приложение Домашние занятия Бесплатный Не удобен для использования на концертах, может зазвонить

    Теперь рассмотрим, как настроить гитару на примере двух тюнеров - мобильных приложений. Первый из них - популярнейший GuitarTuna. Этот тюнер создан специально для гитаристов, на что указывает его интерфейс в «гитарном» стиле.

    Приложение способно автоматически определять, какую струну вы играете, если включён режим «auto». По умолчанию он включён, но всё же проверьте.

    1. Сыграйте первую струну.
    2. Посмотрите на дисплей. Убедитесь в том, что тюнер распознал именно первую струну (подсвечен колок первой струны). Также вы увидите стрелочку индикатора, скользящую в верхней части экрана и зелёную линию, тянущуюся от него. Если стрелочка и линия находятся левее центральной линии, то струну нужно чуть натянуть. Если справа - ослабить. Нужно добиться, чтобы зелёная линия закрывала собой центральную*. Разобраться, в какую сторону крутить колок, можно экспериментальным путём.
    3. Настройте первую струну и проделайте всё то же самое со 2-й, 3-й и т.д.

    * - Струна не звучит математически ровно, поэтому стрелочка немного болтается вправо-влево и полностью закрыть среднюю полоску может не получиться. Просто стремитесь к тому, чтобы максимально её закрыть. Особенно капризны в этом отношении 5-я и 6-я струны. При их настройке нужно дожидаться момента, когда зелёная полоска станет более или менее стабильной. Возможно, придётся подождать секунду или две. Сперва вы увидите кривую, как бы рисующую гору через весь экран, но затем индикатор найдёт условно стабильное положение («условно стабильное» оно потому, что стрелка всё равно болтается туда-сюда, но уже по небольшой амплитуде). На это условно стабильное положение и ориентируйтесь.

    Наиболее частые ошибки у начинающих гитаристов при настройке гитары:

    В режиме «auto» тюнер определяет струну по высоте звука. То есть он слышит, что сейчас звучит что-то близкое по частоте к первой струне и определяет, что это первая струна. Если гитара очень сильно расстроена, то такой способ не срабатывает. Тогда нужно задавать струну вручную.

    1. Отключите режим «auto»;
    2. Нажмите на изображение колка нужной струны, убедитесь, что колок стал выделен;
    3. Настройте струну;
    4. Нажмите на изображение колка другой струны и настройте её. По аналогии настройте остальные струны.

    Важно не забывать переключать струну нажатием на изображение колка. Иначе есть риск перетянуть и порвать струну.

    Теперь испытаем другой тюнер. Он называется «DaTuner». Он является представителем иной концепции тюнеров. На дисплее нет узкоспециализированной гитарной информации, вроде «какой колок крутить и какую струну сейчас настраиваем». Зато есть название ноты, октавы и частота звука в герцах.

    И теперь, используя таблицу, настраиваем каждую струну.

    Если вы решите приобрести тюнер-прищепку или ещё какой-нибудь, то я советую всё же сперва попрактиковаться в этих двух мобильных приложениях. Дело в том, что они точны и имеют быстрый отклик. Используя их, вы поймёте, каким должен быть настоящий тюнер и, придя в магазин, выберете высококлассный прибор.

    4. Заключение

    Т юнер заметно облегчает настройку гитары. Фактически, он настраивает инструмент за вас. Кто-то может сказать, что пользоваться им вредно, ведь при этом не развивается собственный музыкальный слух. Но я возражу. Как раз наоборот: слух развивается, поскольку у гитариста появляется эталон правильного звучания инструмента и со временем он привыкает к тому, как должно быть, и у него появляется способность точно настраивать гитару по слуху. Если же он начнёт с камертона, то не факт, что его настройка будет точна. Почему-то некоторые люди считают, что настраивать по слуху легко, но я лично не раз наблюдал, как с этой задачей не могут справиться даже музыканты, в чьём музыкальном слухе сомневаться не приходится.

    Когда вы освоите способы настройки, представленные в этой статье, самое время будет углубить своё понимание, ознакомившись с моей статьёй «Профессиональная настройка гитары» . Дело в том, что хотя тюнер и даёт возможность точно настроить открытые струны, но это не означает, что ваша гитара будет идеально держать строй, скажем, в созвучиях из трёх звуков. Для концертных выступлений точности тюнера более чем достаточно, но в студии требуется большая точность. Особенно это важно для электрогитары с искажениями, где малейшая неточность настройки приводит к «биениям» и «нестрою» на квинтах.

    С вами был Кирилл Поспелов. Если есть какие-то вопросы по статье - пишите мне в

    Веб-сайт кабинета физики

    Звуковые волны создаются вибрирующими объектами. Будь то звук человеческого голоса, звук фортепиано, звук тромбона или звук падающей на пол книги по физике, источником звука всегда является вибрирующий объект.

    Камертон служит полезной иллюстрацией того, как вибрирующий объект может производить звук. Вилка состоит из ручки и двух зубцов. Когда по камертону ударяют резиновым молоточком, зубцы начинают вибрировать. Вибрация зубьев вперед и назад вызывает возмущение окружающих молекул воздуха. Как зуб тянется наружу из своего обычного положения, он сжимает окружающие молекулы воздуха в небольшую область пространства; это создает область высокого давления рядом со стойкой. Когда палец затем перемещается внутрь из своего обычного положения, воздух, окружающий палец, расширяется; это создает область низкого давления рядом со стойкой. Области высокого давления известны как сжатий , а области низкого давления известны как разрежений . По мере того, как пальцы продолжают вибрировать, создается чередующаяся картина областей высокого и низкого давления. Эти области переносятся по окружающему воздуху, перенося звуковой сигнал из одного места в другое.

    В твердых телах звук может существовать как в виде продольной, так и в виде поперечной волны. Но в жидких средах (например, в газах и жидкостях) звуковые волны могут быть только продольными. Анимация выше изображает звуковую волну как продольную волну. В продольной волне частицы среды колеблются вперед и назад в направлении, параллельном (и антипараллельном) направлению переноса энергии. На анимации выше показано, как энергия движется наружу от камертона слева направо. Молекулы воздуха колеблются вокруг фиксированного положения слева направо и справа налево. Это то, что делает звуковую волну продольной волной.

    Есть еще одна важная характеристика волн, изображенных на анимации выше. Внимательное изучение частиц воздуха (обозначенных точками) показывает, что молекулы воздуха подталкиваются вправо, а затем возвращаются влево в исходное положение. Молекулы воздуха постоянно колеблются вокруг своего первоначального положения. Нет чистого смещения молекул воздуха. Молекулы воздуха лишь временно выводятся из своего положения покоя; они всегда возвращаются в исходное положение. В этом смысле звуковая волна (как и любая другая волна) — это явление, при котором энергия переносится из одного места в другое без переноса вещества.

    Для получения дополнительной информации о физических описаниях волн посетите Учебное пособие по физике. Подробная информация доступна там по следующим темам:

    Что такое волна?

    Звук как механическая волна

    Звук как продольная волна

    Звук как волна давления

    Высота тона и частота

    Собственная частота

    Вынужденная вибрация и резонанс

    Тест Ринне: влияет ли положение камертона на амплитуду звука в ухе? | Журнал отоларингологии - Хирургия головы и шеи