Overtone pret harmoniku
Viļņu mehānikas virstonis un harmonika ir divas tēmas, kas tiek apspriestas zem stacionāriem viļņiem. Šīm divām tēmām ir būtiska nozīme tādās jomās kā akustika, audio inženierija un pat mašīnbūve. Ir ļoti svarīgi pareizi saprast šos jēdzienus, lai šādās jomās gūtu izcilību. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir virstonis un harmonika, to līdzības, virstoņa un harmonikas definīcijas un visbeidzot atšķirības starp virstoņu un harmoniku.
Kas ir harmonika?
Lai pareizi saprastu harmonikas jēdzienu, vispirms ir jāsaprot stāvviļņu un pamatfrekvences jēdzieni. Iedomājieties divus identiskus viļņus, kas virzās pretējos virzienos; kad šie divi viļņi satiekas (uzlikt virsū), rezultātu sauc par stāvviļņu. +x virzienā virzoša viļņa vienādojums ir y=A sin (ωt – kx), un līdzīga viļņa, kas virzās –x virzienā, vienādojums ir y=A sin (ωt + kx). Pēc superpozīcijas principa, šo divu pārklāšanās rezultātā iegūtā viļņu forma ir y=2A sin (kx) cos (ωt). Šis ir stāvošā viļņa vienādojums. x ir attālums no sākuma punkta noteiktai x vērtībai, 2A sin (kx) kļūst par konstanti. Sin (kx) svārstās no -1 līdz +1. Tāpēc sistēmas maksimālā amplitūda ir 2A. Pamatfrekvence ir sistēmas īpašība. Pamatfrekvencē abi sistēmu gali nesvārstās, un tos sauc par mezgliem. Sistēmas centrs svārstās ar maksimālo amplitūdu, un to sauc par antinodu. Harmonika ir jebkura no pamatfrekvences veselu skaitļu reizinājumiem. Pamatfrekvence (f) ir pazīstama kā pirmā harmonika, un 2f ir zināma kā otrā harmonika utt. Ļoti noderīgs harmoniku pielietojums ir Furjē analīze. Furjē analīzē jebkuru periodisku funkciju var izveidot, izmantojot vienkārša viļņa, piemēram, sinusoidālā viļņa, harmonikas.
Kas ir Overtone?
Overtone ir definēta kā jebkura frekvence, kuras vērtība ir lielāka par sistēmas pamatfrekvenci. Ja virstonis tiek apvienots ar pamata frekvenci, to sauc par daļēju. Harmonika ir tāda daļēja, kurai ir pamatskaitļa reizinājums. Šādas daļas tiek ražotas katrā mūzikas instrumentā. Šīs daļas ir iemesls, kāpēc katram mūzikas instrumentam ir sava atšķirīga skaņa. Ja mūzikas instrumenti radītu tīras harmonikas, katrs no šiem instrumentiem skanētu tieši tāpat. Nosaucot virstoņus, otrā harmonika tiek nosaukta par pirmo virstoņu utt.
Kāda ir atšķirība starp virstoņu un harmoniku?
• Harmonikas ir precīzas pamatfrekvences veselu skaitļu reizinājums, taču virstoņi var iegūt jebkuru vērtību, kas pārsniedz pamatfrekvences vērtību.
• Pati pamata frekvence tiek uzskatīta par pirmo harmoniku, taču tā netiek klasificēta kā virstonis. Ne visi virstoņi ir stacionāri viļņi. Tikai virstoņi, kas atbilst harmoniku frekvencēm, darbojas kā stacionāri viļņi. Visas harmonikas ir stacionāri viļņi.
