Φυσική και Μουσική Ακουστική [πίσω]
Στο υποχρεωτικό αυτό μάθημα οι φοιτητές θα έλθουν για πρώτη φορά σε επαφή με την Ακουστική -μια από τις κύριες υποδιαιρέσεις της κλασικής Φυσικής που, δυστυχώς, δεν διδάσκεται στο Λύκειο.
Η Ακουστική -ως επιστήμη των ήχων- και ιδιαιτέρως η Μουσική Ακουστική, που μελετά τους μηχανισμούς παραγωγής των ήχων από τα μουσικά όργανα, τους τρόπους με τους οποίους ο άνθρωπος αντιλαμβάνεται τους ήχους ως μουσική κ.λπ., ενδιαφέρει τα μέγιστα τους φοιτητές ενός Τμήματος Μουσικών Σπουδών, αφού οι ήχοι θα είναι το υλικό, το οποίο θα πλάσουν, θα επεξεργασθούν και μ’ αυτό θα δημιουργήσουν πολιτισμό.
Να μη λησμονούμε ότι:
οι ήχοι συνοδεύουν όλες σχεδόν τις δραστηριότητες των ανθρώπων επηρεάζοντας ευεργετικά ή ενοχλητικά την ψυχολογική τους διάθεση,
με ήχους μεταδίδονται πληροφορίες και
για τις πολλές και ενδιαφέρουσες εφαρμογές των ήχων έχει αναπτυχθεί σχετική έρευνα και τεχνολογία.
Μεγάλος αριθμός πραγματοποιουμένων ή επιδεικνυομένων πειραμάτων σε εικονικό εργαστήριο μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστού στο αμφιθέατρο καθιστά εύληπτη τη θεωρία του μαθήματος, η οποία αναφέρεται στα ακόλουθα 13 Κεφάλαια:
Ταλαντούμενα συστήματα [Περιοδικά φαινόμενα, Ταλαντώσεις, Απλή αρμονική ταλάντωση, Ιδιοσυχνότητα – ιδιοπερίοδος, Σύστημα ελατήριο – μάζα, Απλό ή Μαθηματικό εκκρεμές και Φυσικό εκκρεμές, Είδη αρμονικής ταλαντώσεως, Δύναμη, ταχύτητα και επιτάχυνση κατά την απλή αρμονική ταλάντωση, Συσχέτιση ομαλής κυκλικής κινήσεως με την απλή αρμονική ταλάντωση, Δύναμη επαναφοράς και αδράνεια, Συμπεριφορά κατά την ταλάντωση, Ενέργεια κατά την απλή αρμονική ταλάντωση, Εξαναγκασμένες Ταλαντώσεις – Συντονισμός, Πρακτική αξία του φαινομένου του συντονισμού, Σύνθεση ταλαντώσεων, Σύζευξη ταλαντουμένων συστημάτων, Στρομβοσκοπική μέθοδος για την παρατήρηση περιοδικών φαινομένων].
Κύματα [Ελαστικό μέσο, Κύμα, Κατηγορίες κυμάτων, Βασικά μεγέθη του κύματος, Μήκος κύματος, Φάση, Ισοφασικά σημεία - Ισοφασική επιφάνεια, Σημεία σε αντίθεση φάσεως ή εκτός φάσεως, Θεμελιώδης εξίσωση της Κυματικής, Είδη Κυμάτων, Μηχανισμός παραγωγής και διαδόσεως των εγκαρσίων κυμάτων – Ωκύτητα, Σώματα στα οποία διαδίδονται τα εγκάρσια και τα διαμήκη κύματα, Ταχύτητα διάδοσης των κυμάτων - Νόμος του Newton, Στάσιμα κύματα, Διαφορές ανάμεσα στα τρέχοντα και στάσιμα κύματα, Στάσιμα κύματα σε δωμάτιο, Ο σωλήνας του Kundt].
Ήχος [Γνωριμία με την ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ, Ακοή, Τι είναι ήχος; Ηχητικά κύματα, Υπόηχοι – Ήχοι – Υπέρηχοι – Δονήσεις, Διάκριση των ήχων, Ταχύτητα του ήχου, Πώς να μετρούμε απόσταση, Φαινόμενα που προκαλούν τα κύματα, Ελεύθερο ακουστικό πεδίο, Ανάκλαση και διάχυση των ηχητικών κυμάτων, Ηχώ και αντήχηση, Διάθλαση των ηχητικών κυμάτων, Περίθλαση των ηχητικών κυμάτων, Συμβολή των ηχητικών κυμάτων, Ακουστικό συμβολόμετρο του Quincke, Απορρόφηση των ηχητικών κυμάτων, Μετάβαση των ηχητικών κυμάτων, Αρχή του Huygens, Φαινόμενο Doppler-Fizeau, Ισοηχητική και υπερηχητική ταχύτητα.
Αντικειμενικά μεγέθη ήχου [Ισχύς δονούμενου μηχανικού συστήματος, Ένταση του ημιτονοειδούς ήχου, Νόμος του αντιστρόφου τετραγώνου, Ερέθισμα – Αίσθημα, Νόμος του Weber, Ψυχοφυσικός νόμος των Weber-Fechner, Μέτρηση ποσού, Το Decibel (dB) και το Bel: Οι μονάδες μέτρησης των σταθμών των ακουστικών μεγεθών, Οι λογάριθμοι των λόγων ενάντια στους λόγους και τις διαφορές, Στάθμη ισχύος (PL), Μονάδα , Μονάδα
, Για τη στάθμη αναφοράς άλλων μεγεθών, Στάθμη έντασης (IL), Στάθμη πίεσης του ήχου (SPL=Sound Pressure Level), Τύποι υπολογισμού της στάθμης διαφόρων μεγεθών, Πρόσθεση σταθμών έντασης ήχου, Πρόσθεση ομοίων σταθμών έντασης ήχου, Το σημείο των 3 dB (The three dB point), Πρόσθεση σταθμών ισχύος ήχου, Πρόσθεση σταθμών πίεσης ήχου, Το σημείο των 3 dB (The three dB point) και το σημείο των 6 dB (The six dB point), Στάθμες ήχου στη Μουσική]
Υποκειμενικά μεγέθη ήχου [Στάθμη Ακουστότητος (Loudness Level), Ισοακουστικές καμπύλες, Κατώφλι ακουστότητος, Αρνητική τιμή στάθμης έντασης, Όριο της ακοής ή όριο πόνου, Συχνοτική απόκριση του ανθρώπινου αυτιού, Πώς αντλούμε πληροφορίες από το διάγραμμα των ισοακουστικών καμπυλών των Fletcher-Munson, Ακουστότητα (Loudness), Συσχέτιση SPL (dB) και L (sone), Συσχέτιση L (sone) και LL (phon), Συσχέτιση L (sone) και I , Υπολογισμοί της Ακουστότητος, Υπολογισμός της Ακουστότητος περιοδικού μη ημιτονοειδούς ήχου, Υπολογισμός της Ακουστότητος μη περιοδικού ήχου, Κλίμακα μουσικών δυναμικών, Ολική Ακουστότητα συνηχούντων ήχων, Ολική Ακουστότητα συνηχούντων ημιτονοειδών ήχων, Ολική Ακουστότητα σύνθετου ήχου ή θορύβου].
Ηχογόνες πηγές [Χορδές, Στάσιμα κύματα σε χορδές, Ακουστικά διακροτήματα, Χόρδισμα των μουσικών οργάνων με βάση τα διακροτήματα, Ηχητικοί σωλήνες (αέριες στήλες), Στάσιμα κύματα σε αέριες στήλες, Απόδειξη των τύπων των ηχητικών σωλήνων, Ανοικτοί-ανοικτοί ηχητικοί σωλήνες, Κλειστοί-ανοικτοί ηχητικοί σωλήνες, Παράγοντες που διαφοροποιούν τα στάσιμα κύματα μέσα στους ηχητικούς σωλήνες, Διαφορές μεταξύ κλειστών-ανοικτών και ανοικτών-ανοικτών ηχητικών σωλήνων, Επαλήθευση των νόμων των ηχητικών σωλήνων, Αέρινο ελατήριο, Συντονιστής Helmholtz με λαιμό, Συχνοτική καμπύλη απόκρισης συντονιστή Helmholtz με λαιμό, Εφαρμογές συντονιστή Helmholtz με λαιμό, Συντονιστής Helmholtz χωρίς λαιμό, Στάσιμα κύματα σε ράβδους, εγκάρσια στάσιμα κύματα, διαμήκη στάσιμα κύματα, Στάσιμα κύματα σε κώδωνες, Στάσιμα κύματα σε πλάκες, καπάκι βιολιού και πλάτη βιολιού, καπάκι κιθάρας, πιατίνι ανάλογα με το σημείο που αυτό διεγέρθηκε και τέθηκε σε ταλάντωση, μεμβράνη τυμπάνου ανάλογα με το σημείο που αυτή διεγέρθηκε και τέθηκε σε ταλάντωση].
Θεωρήματα για τα πυθαγόρεια μουσικά διαστήματα [Σχετική ποσότητα: είδη μεγαλύτερης και μικρότερης ανισότητος, Πολλαπλάσιοι κι υποπολλαπλάσιοι αριθμοί, Επιμόριοι κι υποεπιμόριοι αριθμοί, Επιμερείς κι υποεπιμερείς αριθμοί, Πολλαπλασιεπιμόριοι κι υποπολλαπλασιεπιμόριοι αριθμοί, Πολλαπλασιεπιμερείς κι υποπολλαπλασιεπιμερείς αριθμοί, Το μουσικό διάστημα, Η έννοια μουσικό «διάστημα» κατά τους αρχαίους αρμονικούς, Τετράχορδον, Πεντάχορδον, Οκτάχορδον, Μουσικά διαστήματα στη σύγχρονη μουσική θεωρία, Αντιστοίχιση ευθυγράμμων τμημάτων σε μουσικά διαστήματα, Ορισμός του μουσικού διαστήματος με βάση τον ψυχοφυσικό νόμο των Weber-Fechner, Πράξεις μουσικών διαστημάτων κατά τον Πυθαγόρειο ορισμό, Ισότητα και ανισότητα μουσικών διαστημάτων, Άθροισμα μουσικών διαστημάτων, Διαφορά μουσικών διαστημάτων, Ακέραιο πολλαπλάσιο – υποπολλαπλάσιο μουσικού διαστήματος, Διαίρεση μουσικού διαστήματος σε κατά προσέγγιση ίσα εύφωνα διαστήματα, Μέγεθος μουσικού διαστήματος, Ιδιότητες του μεγέθους ενός μουσικού διαστήματος, Ίσος συγκερασμός].
Ανατομία και φυσιολογία του αυτιού [Το αυτί, Το έξω αυτί, Το μεσαίο αυτί, Το εσωτερικό αυτί, Τα αυτιά στα άλλα όντα, Κώφωση, Δοθέντος ενός κωφού ατόμου, πώς θα αντιληφθούμε το είδος της κωφώσεώς του;
Ηχορρύπανση [Συχνοτικές ζώνες ή ζώνες συχνοτήτων ή φασματικές ζώνες, Ζώνες σταθερού εύρους, Ζώνες εύρους μιας οκτάβας, Ζώνες εύρους ενός τρίτου της οκτάβας, Ζώνες εύρους 1/Ν οκτάβας, Το ηχόμετρο, Διεθνή πρότυπα ηλεκτρονικών φίλτρων στάθμισης συχνοτήτων, Ηλεκτρονικό φίλτρο τύπου Α, Ηλεκτρονικό φίλτρο τύπου Β, Ηλεκτρονικό φίλτρο τύπου C , Ηλεκτρονικό φίλτρο τύπου D, Οδηγίες για ηχομέτρηση, Θόρυβος, Ορισμοί, Είδη θορύβου, Σταθερός θόρυβος, Μεταβλητός θόρυβος, Κυμαινόμενος θόρυβος, Τυχαίος θόρυβος, Θόρυβος φόντου ή βάθους, Θόρυβος περιβάλλοντος, Λευκός θόρυβος, Ροζ θόρυβος, Η βλαπτική επίδραση του θορύβου στην ακοή, Θορυβογενής μετατόπιση του ουδού, Ακουστικό τραύμα, Ακουστικό «ατύχημα», Βαρυκοΐα, Κριτήριο επαγγελματικού κινδύνου για βαρυκοΐα, Εξέλιξη της βαρυκοΐας, Επιτρεπόμενη διάρκεια εκθέσεως στο θόρυβο].
Μουσικές κλίμακες [Ο Πυθαγόρας και η πυθαγόρειος μουσική κλίμακα, Η αρμονία των σφαιρών από τον Πυθαγόρα ως τον Αριστοτέλη, Η κλίμακα του Κλαυδίου Πτολεμαίου, Ο ίσος συγκερασμός (Equal temperament), Το πρότυπο μουσικό ύψος της νότας Α4].
Το φωνητικό όργανο στον άνθρωπο [Ιστορικά στοιχεία για το τραγούδισμα, Φυσιολογία του φωνητικού οργάνου στον άνθρωπο, Η βασική ανατομία, Παραγωγή μουσικού ήχου, Η επιστήμη της φωνολογίας, Γενικά περί της ροής των ρευστών (=υγρών και αερίων σωμάτων), Νόμοι της ροής των ρευστών, Ο νόμος της συνεχείας, Ο νόμος του Bernoulli, Οι φωνητικές χορδές, Γιατί το φωνητικό όργανο δεν συμπεριφέρεται ως ηχητικός σωλήνας, Γιατί το φωνητικό όργανο δεν συμπεριφέρεται ως έγχορδο, Πολύπλοκη συμπεριφορά του φωνητικού οργάνου, Τρόποι δόνησης (modes), Το «σπάσιμο» της φωνής (μεταφώνηση), Ο φωνητικός σωλήνας, Οι ιδιοσυχνότητες (Formants) των φωνηέντων, Στάσιμα κύματα του φωνητικού σωλήνα, Τα σύμφωνα, Παλμογραφήματα φωνημάτων (sound patterns), Τραγούδισμα και άρθρωση, Η formant του άσματος, Ταξινόμηση των φωνών, Φωνητικά αποτυπώματα, Άλλες συντονιζόμενες κοιλότητες του κεφαλιού].
Ψυχοακουστική και Μουσική [Η αίσθηση των ήχων, Η θεωρία του τοπικού συντονισμού κατά Bekesy, Ανάλυση Fourier - Φάσμα του ήχου, Ο νόμος του Ohm, Αρμονική σειρά, Πλήρωση των κενών της αρμονικής σειράς, Λύση πρώτη: Δημιουργία οπών πάνω στον ηχητικό σωλήνα, Χόρδισμα φλογέρας των τσομπαναρέων της Θεσσαλίας, Πλήθος πλευρικών οπών σε ανοικτό-ανοικτό κυλινδρικό ηχητικό σωλήνα, Πλήθος πλευρικών οπών σε ανοικτό-κλειστό κυλινδρικό ηχητικό σωλήνα, Μειονεκτήματα, Λύση δεύτερη: Χρήση εμβολίμων τμημάτων ηχητικού σωλήνα, Λύση τρίτη: Ολισθητήρες, Slide trumpet, Sackbut, Τρομπόνι, Υπολογισμός των θέσεων, Λύση τέταρτη: Βαλβίδες (περιστροφικές ή ολισθήσεως), Ο ρόλος των βαλβίδων, Υπολογισμός μήκους εμβολίμων τμημάτων σωλήνα, “trigger” μηχανισμός, Μειονέκτημα, Περιβάλλουσα (envelope), Μουσικό ύψος του ήχου (pitch), Τρόποι μετρήσεως του μουσικού ύψους των ήχων, Μόλις διακρίσιμη διαφορά της στάθμης έντασης και της συχνότητας των ήχων, Συμφωνία και διαφωνία, Η θεωρία των διακροτημάτων του Hermann Von Helmholtz, Η ταυτοφωνία, Το διάστημα ενός τόνου, Η καθαρή Πέμπτη, Όργανα «μεταφοράς (= transporto)», Ευθύ πρόβλημα, Αντίστροφο πρόβλημα, Μειονεκτήματα].