النغمات الموسيقية - الصوت .. الفيزياء
النغمات الموسيقية
نحكم عادة على صوت ما بأنه موسيقي أم لا تبعا للاحساس الذي يخلفه اثره في الدماغ . والنغمات الموسيقية تتميز بثلاث خصائص محددة : الجهارة والطبقة والجرس .
الجهارة هي احساس ، ولذلك فانها تختلف باختلاف الاشخاص انفسهم ، وتزيد وتنقص كلما زادت شدة الصوت أو انخفضت . والجدير بالذكر أن شدة الصوت ترتبط بمربع الازاحة العمودية للموجة - أي سعتها - وانه كلما انتشرت طاقة المنبع في الوسط الذي يحيط به ، كلما صغرت الارتجاجات الصوتية وانخفضت قيمة جهارتها .
وترتبط طبقة النغمة بقيمة ترددها ن فقط ، ويتم تحديدها ، في الآلات الوترية ، وفقا لطول الوتر ل وقوة الشد فيه ش وكتلة وحدة الطول فيه ك وفقا للمعادلة التالية ن . = شك / ٠٥٢ مثال ذلك ، البيانو الذي يعطي ترددات منخفضة بواسطة الاوتار الطويلة والثخينة ، وترددات عالية بواسطة اوتاره القصيرة والرفيعة . وتجدر الاشارة هنا إلى أن دوزنة ( بض ) الآلة الوترية تتم اما بشد الوتر أو بحله . أما الآلات النفخية والآلات النحاسية ، ففيها يتحدد تردد النغمة تبعا لطول عمود الهواء الذي يتم تغييره بواسطة الثقوب الموجودة أو بالضغط على أدوات تعديل النغم .
تقتصر النغمة الموسيقية على تردد واحد فحسب ، بل تكون عادة مصبوغة بترددات اخرى . ولكل نغمة خاصة تردد ثابت يدعى التردد الاساسي ن أو التوافقية الاولى تصحبه ترددات أخرى تدعى التوافقيات العليا وقيمتها ضعفي ٢ ن وثلاثة اضعاف ۳ ن ، الخ ، قيمة التردد الاساسي . واذا نقرنا على وتر دقيق ، لدن ، ودثبت في طرفيه ، فانه يبدأ بالارتجاج وتتألف فيه موجة تسير باتجاه طوله حتى تصل الى أحد طرفيه الثابتين فتنعكس وتعود بالاتجاه المعاكس ويكون التردد الاساسي في هذه الحالة مصحوبا بموجة يتكون شكلها من حلقة مغلقة واحدة . ومع ذلك ، اذا ارتج الوتر بتردد مضاعف للدول ، كان شكل موجته مكونا من حلقتين مغلقتين . اما التوافقية الثالثة فانها تحدث ارتجاجا مكونا من ثلاث حلقات ، وهكذا دواليك ..
( يرتج الهواء في طرف الانبوب المفتوح وتبلغ سعة الموجة قيمتها القصوى . اما في طرفه المغلق فان الهواء غير قادر على الارتجاج وتكون سعة الموجة فيه معدومة . تكون جميع التوافقيات موجودة في الانبوب المفتوح في كلا طرفيه ( الصورة السفلى ) لكن عددا مفردا منها يكون موجودا اذا كان الانبوب مغلقا في احدى طرفيه ومفتوحا في الطرف الاخر ( الصورة العليا ) .
( في الصفحة المقابلة ) تقوم التوافقيات الموجودة مع التردد الاساسي باعطاء النغمة الموسيقية صبغة خاصة .
ويختلف عدد التوافقيات العليا الموجودة في النغمة وشدة كل منها بين الة واخرى وتتميز النغمات الصادرة عن آلة معينة بجرس معروف ومحدد فالقيثارة تعطي توافقيات تتضاعف شدة كل منها بالنسبة لسابقتها ، والبيانو يعطي توافقيات لها نفس الشدة . أما الجرس الثابت في الشبابة فانه صادر عن قوة توافقيتها الثالثة رغم وجود التوافقية الرابعة .
والحصول على شكل الموجة الاجمالي ، في أي لحظة ، يتم عادة كافة سعات التوافقيات بجمع المكونة لها في اللحظة نفسها .
ويعرف ذلك بقانون التراكب الذي يطبق في دراسة كل من موجات الصوت والموجات الكهرمغنطيسية .
والنغمات الموسيقية لا تحصى . ولكل واحدة منها تردد خاص ومميز لها . ونحن عندما نقوم ببض آلة معينة ، فاننا ننتقي مجموعة محددة من هذه الترددات . والجدير بالذكر أن الفترة ( الفاصل ) الموسيقية المقبولة لا تتحدد بواسطة ترددي النغمتين المحددتين لها فحسب ، وانما ترتبط ارتباطا وثيقا بنسبة تردديهما وقد استخدم الانسان في الماضي عددا من السلالم الموسيقية المتنوعة من أجل دوزنة الاته الموسيقبة . اما اليوم ، فالطريقة الشائعة تتم باستعمال السلم المتكافيء المخفف الذي يكون فيه تردد ثماني النغمة مضاعفا لتردد النغمة ذاتها - أي مساويا لتوافقيتها الثانية - ويكون تردد كل نصف نغمة من ضمن الاثنتي عشرة نغمة الموجودة بين النغمة
وثمانيها بنسبة ١٢/جذر ٢ = ۱,۰۹٥ .
وغالبا ما تكون التوافقيات من الاولى وحتى السادسة هي نفسها نغمات الوتر المعروفة ، والدليل على ذلك أن الاذن تستسيغ سماعها اذا عزفت كلها في وقت واحد . وبالرغم من ذلك ، ليست بعض التوافقيات العليا ، كالتوافقيتين
السابعة والتاسعة ، مصحوبة دائماً بنغمات من السلم الموسيقي نفسه ، ولذلك فانها لا ترضي سامعها اذا عزفت الى جانب التوافقيات . ولهذا السبب ، تصمم الآلات الموسيقية بشكل يقلل الست الاولى من أهمية هذه التوافقيات العليا الى أقصى درجة ممكنة .
( مدى التردد في الآلات الموسيقية المختلفة ) .
النغمات الموسيقية
نحكم عادة على صوت ما بأنه موسيقي أم لا تبعا للاحساس الذي يخلفه اثره في الدماغ . والنغمات الموسيقية تتميز بثلاث خصائص محددة : الجهارة والطبقة والجرس .
الجهارة هي احساس ، ولذلك فانها تختلف باختلاف الاشخاص انفسهم ، وتزيد وتنقص كلما زادت شدة الصوت أو انخفضت . والجدير بالذكر أن شدة الصوت ترتبط بمربع الازاحة العمودية للموجة - أي سعتها - وانه كلما انتشرت طاقة المنبع في الوسط الذي يحيط به ، كلما صغرت الارتجاجات الصوتية وانخفضت قيمة جهارتها .
وترتبط طبقة النغمة بقيمة ترددها ن فقط ، ويتم تحديدها ، في الآلات الوترية ، وفقا لطول الوتر ل وقوة الشد فيه ش وكتلة وحدة الطول فيه ك وفقا للمعادلة التالية ن . = شك / ٠٥٢ مثال ذلك ، البيانو الذي يعطي ترددات منخفضة بواسطة الاوتار الطويلة والثخينة ، وترددات عالية بواسطة اوتاره القصيرة والرفيعة . وتجدر الاشارة هنا إلى أن دوزنة ( بض ) الآلة الوترية تتم اما بشد الوتر أو بحله . أما الآلات النفخية والآلات النحاسية ، ففيها يتحدد تردد النغمة تبعا لطول عمود الهواء الذي يتم تغييره بواسطة الثقوب الموجودة أو بالضغط على أدوات تعديل النغم .
تقتصر النغمة الموسيقية على تردد واحد فحسب ، بل تكون عادة مصبوغة بترددات اخرى . ولكل نغمة خاصة تردد ثابت يدعى التردد الاساسي ن أو التوافقية الاولى تصحبه ترددات أخرى تدعى التوافقيات العليا وقيمتها ضعفي ٢ ن وثلاثة اضعاف ۳ ن ، الخ ، قيمة التردد الاساسي . واذا نقرنا على وتر دقيق ، لدن ، ودثبت في طرفيه ، فانه يبدأ بالارتجاج وتتألف فيه موجة تسير باتجاه طوله حتى تصل الى أحد طرفيه الثابتين فتنعكس وتعود بالاتجاه المعاكس ويكون التردد الاساسي في هذه الحالة مصحوبا بموجة يتكون شكلها من حلقة مغلقة واحدة . ومع ذلك ، اذا ارتج الوتر بتردد مضاعف للدول ، كان شكل موجته مكونا من حلقتين مغلقتين . اما التوافقية الثالثة فانها تحدث ارتجاجا مكونا من ثلاث حلقات ، وهكذا دواليك ..
( يرتج الهواء في طرف الانبوب المفتوح وتبلغ سعة الموجة قيمتها القصوى . اما في طرفه المغلق فان الهواء غير قادر على الارتجاج وتكون سعة الموجة فيه معدومة . تكون جميع التوافقيات موجودة في الانبوب المفتوح في كلا طرفيه ( الصورة السفلى ) لكن عددا مفردا منها يكون موجودا اذا كان الانبوب مغلقا في احدى طرفيه ومفتوحا في الطرف الاخر ( الصورة العليا ) .
( في الصفحة المقابلة ) تقوم التوافقيات الموجودة مع التردد الاساسي باعطاء النغمة الموسيقية صبغة خاصة .
ويختلف عدد التوافقيات العليا الموجودة في النغمة وشدة كل منها بين الة واخرى وتتميز النغمات الصادرة عن آلة معينة بجرس معروف ومحدد فالقيثارة تعطي توافقيات تتضاعف شدة كل منها بالنسبة لسابقتها ، والبيانو يعطي توافقيات لها نفس الشدة . أما الجرس الثابت في الشبابة فانه صادر عن قوة توافقيتها الثالثة رغم وجود التوافقية الرابعة .
والحصول على شكل الموجة الاجمالي ، في أي لحظة ، يتم عادة كافة سعات التوافقيات بجمع المكونة لها في اللحظة نفسها .
ويعرف ذلك بقانون التراكب الذي يطبق في دراسة كل من موجات الصوت والموجات الكهرمغنطيسية .
والنغمات الموسيقية لا تحصى . ولكل واحدة منها تردد خاص ومميز لها . ونحن عندما نقوم ببض آلة معينة ، فاننا ننتقي مجموعة محددة من هذه الترددات . والجدير بالذكر أن الفترة ( الفاصل ) الموسيقية المقبولة لا تتحدد بواسطة ترددي النغمتين المحددتين لها فحسب ، وانما ترتبط ارتباطا وثيقا بنسبة تردديهما وقد استخدم الانسان في الماضي عددا من السلالم الموسيقية المتنوعة من أجل دوزنة الاته الموسيقبة . اما اليوم ، فالطريقة الشائعة تتم باستعمال السلم المتكافيء المخفف الذي يكون فيه تردد ثماني النغمة مضاعفا لتردد النغمة ذاتها - أي مساويا لتوافقيتها الثانية - ويكون تردد كل نصف نغمة من ضمن الاثنتي عشرة نغمة الموجودة بين النغمة
وثمانيها بنسبة ١٢/جذر ٢ = ۱,۰۹٥ .
وغالبا ما تكون التوافقيات من الاولى وحتى السادسة هي نفسها نغمات الوتر المعروفة ، والدليل على ذلك أن الاذن تستسيغ سماعها اذا عزفت كلها في وقت واحد . وبالرغم من ذلك ، ليست بعض التوافقيات العليا ، كالتوافقيتين
السابعة والتاسعة ، مصحوبة دائماً بنغمات من السلم الموسيقي نفسه ، ولذلك فانها لا ترضي سامعها اذا عزفت الى جانب التوافقيات . ولهذا السبب ، تصمم الآلات الموسيقية بشكل يقلل الست الاولى من أهمية هذه التوافقيات العليا الى أقصى درجة ممكنة .
( مدى التردد في الآلات الموسيقية المختلفة ) .
تعليق