Презентация на тему: "Презентация "Секреты поющей бронзы""

Секреты поющей бронзы


МОУ «СОШ №25 с углублённым изучением отдельных предметов»
города Каменска-Уральского.

2011 г.
Исполнитель: Ипатов Никита, учащийся 9 «В» класса
Руководитель: Терехова Юлия Борисовна, учитель физики

СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА
ВСТУПЛЕНИЕ
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Что такое колокол?
1.1.1Энциклопедическое понятие;
1.1.2Физическое понятие;
1.1.3Устройство колокола;
1.2 Акустика и литье колоколов:
1.2.1 Акустические особенности колоколов
1.2.2 Особенности литья колоколов;
1.3 Технология подвески колоколов.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:
2.1 Изучение зависимости частоты колебаний колокола от его размеров и упругих свойств материала.
2.2 Исследование зависимости частоты колебаний и времени звучания от массы колокола.
2.3 Изучение спектрограмм звучания колоколов.
2.4 Технологический процесс литья колоколов на заводе «Пятков Ко».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Что такое колокол?

Энциклопедическое понятие
Колокол - ударный музыкальный инструмент.
Отливается из сплава меди и олова, иногда с примесью серебра.
Тон колокола зависит от его формы, толщины стенок, состава сплава и приемов отливки.
В церквях колокол введен Епископом Ноланским в пятом веке.

Самый большой колокол в мире – Царь-колокол (12т.п.).

Физическое понятие
Колокол – является колебательной системой, у которой при затухании звучания высота тона сначала убывает (отсюда его «завывание»), а при дальнейшем затухании возбуждается большое количество дополнительных частот.

Устройство колокола
1 – высота колокола
2 – плече
3 – голова
4 – маточник
5 – отверстие для одевания матицы
6 – уши
7 – сковорода
8 – шейка
9 – губа
10 – боевая часть
11 – стрелка
12 – свод
13 – петля (проушина)
14 – крепление языка
15 – язык
16 – яблоко (головка)

Акустические особенности колоколов
Основной тон колокола и тон, воспринимаемый от удара, не идентичны.
Кроме основного тона, который часто бывает довольно слабым, колокола издают один из частотных тонов, который преобладает над остальными тонами, являясь более сильным.
Этот тон и определяет слышимую нами высоту звука. В момент удара преобладает 5-ый частотный тон (квинта).
Через три секунды самым сильным становится 3-ий частотный тон. 5 тон и все выше лежащие частотные тоны затухают.

Кроме того, тембр звука колокола после удара не остается неизменным.

По форме выделяют 3 типа колоколов:
западноевропейский,
восточный и
русский.


Для русских колоколов характерно приблизительное равенство диаметра и высоты.
У восточных - высота больше нижнего диаметра, форма ближе к цилиндру, чем усеченному конусу.
У западноевропейских колоколов внутренняя и наружная поверхности параллельны.

Если колокол построен геометрически правильно,
то его спектр схематично это выстраивается в ряд:


Тогда колокол с основным тоном РЕ 2-й октавы
имеет следующий спектр звучания:


«Правильно спроектированный колокол должен иметь три октавы, две квинты , малую и большую терцию» (Франсуа Хемони)
Это уже восемь звуков и диссонансы:

Сегодняшние колокола, отлитые компанией «Пятков и Ко», имеют такой спектр звучания:
+ обертоны

Изучение зависимости частоты колебаний колокола от его размеров и упругих свойств материала

Колебания колокола носят тот же характер, как и колебания, которые мы можем произвести в бокале, проводя по нему смычком.

Здесь в четырех точках a, b, c и d происходят наиболее сильные колебания, а в точках e, f, g и h край совершенно неподвижен.

Одна из первых точек постоянно совпадает с тем местом, по которому проводят смычком, таким образом, если провести смычком по краю сосуда вблизи одного из шариков, то все шарики отлетают.
Эти 4 точки e, f, g и h, находящиеся на краю колокола (бокала), не остаются все время в одних местах.

Формула Хладни полезна для быстрой приблизительной оценки диаметра веса какого-нибудь колокола, если вам известны параметра другого.

Таблица №1. Результаты измерений.




По данным находим





Вывод: массы неизвестных колоколов соответственно равны 264 кг, 32,5 кг, 21,5 кг.

Исследование зависимости частоты колебаний и времени звучания от массы колокола
Цель работы: Выяснить зависит ли частота и время звучания от массы колокола?
Ход работы:

Для исследования по известным массам колоколов я определил основные тона их звучания и соответствующие им частоты колебаний.

Длительность звучания я измерял секундомером.

Эксперимент проводился на колокольни храма Покрова Божией Матери в селе Волково.

Таблица №2. Колокольня храма села Волкова.

Выводы:

1) Чем больше масса, тем меньше частота основного тона его звучания.

2) Длительность звучания зависит от массы.
Чем больше масса, тем больше время звучания.

Примечание: 2-х случаях эта зависимость не подтверждается, значит, масса не единственный фактор, от которого зависит время звучания.

Изучение спектрограмм звучания колоколов
Спектр звучания колокола массой m = 624 кг

Спектр звучания колокола массой m = 24 кг

Изучение спектрограмм звучания колоколов
Таблица№3 Спектр звучания колокола массой 620 кг




Таблица№4 Спектр звучания колокола массой 24 кг




Вывод: Сравнивая спектрограмму самого массивного колокола с колоколом наименьшей массы, я наблюдал смещение частотного диапазона звуковых колебаний колокола меньшей массы в сторону увеличения частоты.

Фото 1. Заготовки для надписей и орнаментов на колоколе из воска.
Фото 2. С помощью этих форм получают восковые изображения, которые впоследствии накладываются на внутреннюю форму колокола.

Фото 3. Внутренние формы колоколов.

Фото 4. Наложение рисунков на внутреннюю форму.

Фото 5. Первые две формы колоколов готовы к отливке, вторые две «ждут» внешнюю форму.

Фото 6. Плавильная печь – сердце колокольного завода. Здесь плавится металл, из которого льют колокола.

Фото 7. Заполнение металлом ковша.

Фото 8. Начало процесса заливки колокола в форму.

Фото 9. Окончание процесса заливки колокола в форму.

Фото 10. Металл остывает в форме. Верх формы посыпан углем.

Фото 11. Отлитые колокола, извлечённые из формы. в процессе обработки.

Фото 12. Отлитый колокол в процессе обработки.

Фото 13. Отлитый колокол в процессе обработки.

Фото 14. Готовые
колокола на складе завода.

Фото 15. Во дворе ЗАО «Пятков и К0».

Фото 16. Поднятие колокола на храмовую звонницу.

Список литературы
1 Большая советская энциклопедия.
2 Брокгауз Ф., Ефрон И. энциклопедический словарь.
3 Брогг В. «Мир света, мир звука»
4 Ковалив В.В Раздайся благовестный звон.
5 Пухначев Ю.В. Загадки звучания металла.
6 Суорц К.Э. Необыкновенная физика обыкновенных явлений.
7 Физика – юным
8 Пятков Н.Г. «Его величество колокол» «Каменский завод» №1
9 Физика. Приложение к газете «1 сентября»