Αρμονική Έννοια

Η θεμελιώδης συχνότητα ορίζεται ως η συχνότητα με την οποία εμφανίζεται μια περιοδική κυματομορφή στο χαμηλότερο σημείο της.

Κάθε φυσική συχνότητα που παράγεται από ένα αντικείμενο ή όργανο έχει τη χαρακτηριστική λειτουργία δόνησης ή το μοτίβο στάσιμων κυμάτων. Αυτές οι συχνότητες αναφέρονται ως αρμονικές συχνότητες, ή απλά αρμονικές, στην επιστημονική κοινότητα. Παρουσία ενός μέσου, όταν εφαρμόζεται μια συχνότητα διαφορετική από μια αρμονική συχνότητα, η προκύπτουσα διαταραχή είναι ακανόνιστη και μη επαναλαμβανόμενη.

Αρμονική σημασία

Οι δονήσεις είναι μία από τις τρεις μορφές κινήσεων:μεταφράσεις (εξωτερικές), περιστροφές (εσωτερικές) και δονήσεις (εσωτερικές). Ένα διατομικό μόριο περιλαμβάνει μόνο μία κίνηση, αλλά τα πολυατομικά μόρια έχουν πιο περίπλοκους κραδασμούς, γνωστούς ως κανονικούς τρόπους, που υπάρχουν σε όλη τη δομή τους.

Βασικός τρόπος λειτουργίας και αρμονικές

Μια αυξανόμενη διαδοχή ακουστικών στοιχείων που ακούγονται πάνω από την ακουστική θεμελιώδη συχνότητα αναφέρεται ως αρμονική. Οι αρμονικές υψηλότερης συχνότητας που ακούγονται πάνω από τις θεμελιώδεις συνθέτουν το αρμονικό φάσμα του ήχου. Οι αρμονικές είναι δύσκολο να εντοπιστούν ως ξεχωριστά συστατικά, ωστόσο υπάρχουν. Η πιο βασική περιγραφή της δόνησης μιας τεντωμένης χορδής αποκαλύπτει ένα μοτίβο στη συλλογή των συχνοτήτων συντονισμού. Μόλις καθοριστεί η χαμηλότερη (ή θεμελιώδης) συχνότητα ρυθμίζοντας το βάρος, την τάση και το μήκος της χορδής, όλες οι επόμενες συχνότητες είναι πολλαπλάσια ακέραιου αριθμού:αν η πρώτη είναι f, η δεύτερη είναι 2f, η τρίτη είναι 3f και η nth είναι nf. Οι φυσικές συχνότητες ή οι τόνοι είναι οι συχνότητες και μια αρμονική σειρά είναι το απλό αριθμητικό σχέδιο που τις συνδέει:μια τεντωμένη χορδή έχει φυσικές συχνότητες που είναι αρμονικές. Ο όγκος των αρμονικών είναι πολύ μικρότερος από αυτόν των βασικών τρόπων. Εάν η θεμελιώδης συχνότητα είναι 50 Hz (επίσης γνωστή ως η πρώτη αρμονική), η δεύτερη αρμονική θα είναι αναμφίβολα 100 Hz (50 * 2 =100 Hz) και η τρίτη αρμονική θα είναι αναμφίβολα 150 Hz (50 * 3 =150 Hz) .

Σχέση μεταξύ μήκους κύματος και μήκους 

Η θεμελιώδης συχνότητα ενός οργάνου αναφέρεται μερικές φορές ως η πρώτη αρμονική. Ένα παράδειγμα της πιο βασικής αρμονικής για μια χορδή κιθάρας είναι η αρμονική που σχετίζεται με ένα στάσιμο κύμα με έναν μόνο αντικόμβο.

Ένα μοτίβο στάσιμων κυμάτων δεν είναι ένα κύμα, αλλά μάλλον ένα μοτίβο κυμάτων που επαναλαμβάνονται ξανά και ξανά. Δεν υπάρχουν κορυφές και κοιλότητες, αλλά μόνο κόμβοι και αντικόμβοι στην κορυφή της κυματομορφής. Οι όροι κορυφή και κατώφλι χρησιμοποιούνται μόνο για να περιγράψουν το μοτίβο και δεν προορίζονται για τον προσδιορισμό της διάρκειας ενός επαναλαμβανόμενου κύκλου κύματος.

Το μοτίβο παράγεται ως συνέπεια της παρεμβολής δύο κυμάτων, που έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό αυτών των κόμβων και των Αντικόμβων μέσα στη χορδή. Είναι μόνο το μισό ενός κύματος που είναι ορατό μέσα στο μήκος μιας χορδής σε αυτό το σχέδιο.

Αρμονικές στη μουσική

Είναι το μουσικό ύψος μιας νότας που αναγνωρίζεται ως το χαμηλότερο μερικό που υπάρχει στη μουσική που αναφέρεται ως θεμελιώδες. Το θεμελιώδες μπορεί να παραχθεί με δόνηση μιας χορδής ή μιας στήλης αέρα σε όλο το μήκος της ή μπορεί να παραχθεί από μια υψηλότερη αρμονική που επιλέγεται από τον μουσικό. Η θεμελιώδης θεωρείται μια από τις αρμονικές. Οποιοδήποτε μέλος της αρμονικής σειράς, που είναι μια ιδανική συλλογή συχνοτήτων που είναι θετικά ακέραια πολλαπλάσια μιας κοινής θεμελιώδους συχνότητας, αναφέρεται ως αρμονική. Ο λόγος που ένα θεμελιώδες θεωρείται επίσης ως αρμονικό είναι ότι είναι μια φορά η αξία του.

Είναι το μουσικό ύψος μιας νότας που αναγνωρίζεται ως το χαμηλότερο μερικό που υπάρχει στη μουσική που αναφέρεται ως το βασικό ύψος. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με δόνηση της χορδής ή της στήλης αέρα σε όλο το μήκος της ή επιλέγοντας μια υψηλότερη αρμονική που ο μουσικός επιθυμεί να χρησιμοποιήσει ως σημείο εκκίνησης. Είναι μια από τις αρμονικές, μαζί με τη δεύτερη και την τρίτη αρμονική. Οποιοδήποτε μέλος της αρμονικής σειράς, που είναι μια ιδανική συλλογή συχνοτήτων που είναι θετικά ακέραια πολλαπλάσια μιας κοινής θεμελιώδους συχνότητας, αναφέρεται ως αρμονική συχνότητα. Τα θεμελιώδη ονομάζονται επίσης αρμονικές επειδή είναι το ένα εκατοστό του μεγέθους τους.

Πηγές Αρμονικών

Ένα μη γραμμικό φορτίο όπως πηνίο με σίδηρο, ανορθωτές, ηλεκτρονικά στραγγαλιστικά πηνία σε φώτα φθορισμού, μετασχηματιστές μεταγωγής, φωτισμός εκκένωσης, μαγνητικές συσκευές κορεσμού και άλλα παρόμοια φορτία που είναι εξαιρετικά επαγωγικής φύσης προκαλούν τη δημιουργία αρμονικών στο σύστημα.

Όταν λειτουργούν σε τιμές αιχμής της παροχής εναλλασσόμενου ρεύματος, αυτά τα κυκλώματα μεταγωγής αντλούν ρεύμα. Επειδή το ρεύμα μεταγωγής έχει μη γραμμική συμπεριφορά, το ρεύμα φορτίου έχει ένα μη ημιτονικό χαρακτηριστικό, το οποίο περιλαμβάνει αρμονικές συνιστώσες.

Συμπέρασμα

Η θεμελιώδης συχνότητα είναι η χαμηλότερη ή βασική συχνότητα που παράγεται από οποιοδήποτε δεδομένο όργανο. Η θεμελιώδης συχνότητα ενός οργάνου είναι επίσης γνωστή ως συχνότητα παροχής και είναι επίσης γνωστή ως η πρώτη αρμονική του οργάνου. Το μήκος μιας χορδής κιθάρας καθορίζεται από το μήκος κύματος των μοτίβων στάσιμων κυμάτων για τις διαφορετικές αρμονικές που μπορεί να δημιουργηθούν μέσα στη χορδή. Αυτές οι εξισώσεις μήκους-μήκους κύματος θα χρησιμοποιηθούν τώρα για τη δημιουργία σχέσεων για τον λόγο των μηκών κύματος προς τις συχνότητες για τις διαφορετικές αρμονικές που παράγονται από ένα έγχορδο όργανο, καθώς και σχέσεις για το λόγο των συχνοτήτων προς τα μήκη κύματος (όπως μια χορδή κιθάρας ).