題:
為什麼音叉不產生泛音？
Oguz
2018-06-30 22:35:10 UTC
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我想知道音叉如何產生純淨的音調。

我不了解該過程，因為我不確定（雖然不確定）儀器內部是否存在空氣會引入音調的諧波。基本頻率（例如吉他或小提琴琴身）。

此外，我有一個理論可供您測試，因為音叉可以看作是剛體，音叉的振動會改變聲壓有規律地在附近產生頻率。

總的來說，我需要了解樂器的聲音產生。

需要明確的是，至少在美國，我們使用的單詞是“音叉”。乾草叉是一種大型農具，可用來移動大包乾草，例如[this]（https://en.wikipedia.org/wiki/Pitchfork）。
我以為他們主要是為了威脅科學怪人的怪物。
喜歡術語“乾草叉”。總結一下它的用法！真正的干草叉給人更多沉悶的聲音。更適合調整低音鼓嗎？
關於[physics.se]的相關討論：https://physics.stackexchange.com/questions/51838/why-do-tuning-forks-have-two-prongs（及其鏈接）。
完美的半球形外殼振動而沒有泛音。也許這也是唯一的形狀，但我不記得了。
我以為這個問題是關於[音叉]（https://www.ehx.com/products/pitch-fork）...
“ guitar”標籤是否相關？
六 答案:
ggcg
2018-07-01 00:02:52 UTC
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音叉確實會產生泛音。泛音的數量取決於音叉如何受到攻擊。攻擊方式還取決於前叉的音高。我曾經有一個很長的音叉用於80-100Hz的物理演示。您可以將兩端擠壓在一起，並滑開手指，以形成平滑的基調。如果您將它敲打到一側，則會創建多達三個泛音，可以用麥克風和FFT軟件檢測到。在困難的東西上敲叉是不好的。

一個有趣的觀點是，泛音不是基音的整數倍，就像管道中的弦和空氣一樣：這是理想的系統。控制前叉運動的光束彎曲方程會產生一個有趣的光譜，該光譜取決於前叉的邊界條件和其他物理特性。

“泛音不是管弦和空氣中基數的整數倍，”-它們也不是管弦和空氣中基數的整數倍，儘管它們足夠接近“物理101”課程，而忽略了為什麼不。有關字符串，請參見https://en.wikipedia.org/wiki/Inharmonicity。對於管道，大多數大學物理課程中的細節可能是研究生級別的。
還有第二個問題：任何特定的諧波將能量傳輸到空氣中的程度如何，即，即使存在，您也可以“聽到”該能量。對於前叉的基本頻率，前叉的底部會隨著插腳的移近和移開而上下移動，並且上下運動可以將振動傳遞到桌面等，從而可以移動桌面。相對大量的空氣可以發出聲音。對於較高的模式，這可能不會發生。
@alephzero,不知道您要與第一個評論進行比較。到模型或一個模型到另一個模型的測得的弦，或由於電聲上琴橋的移動等導致的理想偏差。對於電吉他，頻譜基於測量的FFT非常接近理想。當然，鋼弦實際上是非常細的梁，系統的剛度方面也發揮了作用。也許在豎立低音或鋼琴的極低或極高的弦上將開始顯示這些功能。
從理論上您對諧波的可聽性是正確的，但我可以從個人經驗中得知，關於80Hz音叉基波的兩個泛音肯定是可聽見的，但可以用耳朵分辨出來。要回答OP，足以說明存在泛音這一事實。但是，除了這些儀器的簡單模型之外，肯定還有大量的物理知識可供學習。我從未真正購買過管道中的駐波模型，後來被告知要學習它的真實物理原理。該字符串更可信（但仍然很理想）;-)。
user51451
2018-06-30 23:43:17 UTC
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我認為您對什麼泛音及其產生方式感到困惑。

對於許多機械振盪器（長笛中的氣柱，振動弦或自由氣柱）簧片），有滿足邊界條件的振動的模式。振動介質具有慣性和彈性，這些慣性和彈性在承載振動能量時會結合在一起。該介質具有明顯的邊界，不能同時支持運動或力量。邊界條件通常不僅支持簡單的基本振動模式，而且還支持幾種更高的振動模式：您可以通過有針對性地衰減基本振動，在某些樂器上以“諧波”或“鞭毛”的方式訪問它們。

對於在諸如鋼琴之類的弦樂器中，那些較高的模式可能幾乎但不是基本頻率的適當諧波：它們往往有些尖銳，特別是對於較粗的弦和更緊湊的樂器。

音叉具有螺紋底座周圍的扭轉振動模式。雖然理論上它可以支持比其基本模式更高的模式，但是由於叉形幾何形狀，分接頭的位置以及尖齒的厚度和曲率而使這些模式“非常不便”，因此往往會很快熄滅。敲叉時，它們仍會構成一些初始的“砰”聲，但淡出的速度比基本音快得多，因此不是響亮音調的重要組成部分。音叉上的較高振動模式也無法接近基音的實際諧波，因此基音無法像弦樂器那樣“饋入”它們。

據此，我應該推斷出泛音（或某些情況下的諧波）是嚴格地由振動的主體（弦或叉本身）產生的，而不是空氣經過主體內部的某些聲學過程的產物。儀器？
@RecepOğuzAraz正確。嗯，對於管樂器來說，振動的身體是通過身體的空氣，但是對於諸如吉他或乾草叉之類的固體機械樂器而言，振動與空氣無關。在真空中，您將獲得幾乎完全相同的諧波（聽不見，但仍然存在）。
@leftaroundabout非常感謝！真空論中的諧波確實有幫助。
Viktor Mellgren
2018-07-02 11:56:28 UTC
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如果在一張桌子上按一下它，您會更容易聽到其中一個泛音（敲擊它上方的八度音）。關於音叉物理的很好解釋：

Ben Crowell
2018-07-01 04:03:59 UTC
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羅辛（Rossing）有一篇不錯的論文，“關於音叉的聲音”， https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.17116，不幸的是，這是付費的。這兩個尖齒的橫向力矩抵消了，這就是為什麼您可以在不阻尼該模式的情況下將手握在手中的原因。當尖齒在f處對稱振動時，其質心在2f處縱向振動，但幅度較小。對於尖齒1 mm的振動，Rossing發現莖的縱向振動為1μm。

在正常使用中，您將莖與音板接觸（吉他，小提琴，鋼琴等）。 ，並且是縱向振動導致音板振動。桿的微小振動如此有效地傳輸聲音的原因是：（1）測音板是偶極子，而尖齒充當四極子； （2）探測板的表面積更大。

正如其他人所指出的那樣，還會有其他振動模式，它們不是f的整數倍。

Laurence Payne
2018-07-01 00:54:28 UTC
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不是。特別是當被壓在產生共鳴的東西（如桌面）上以增加音量時。敲擊時產生的“ sound”聲要復雜得多。但是，隨著波形的發展，這是一個非常乾淨的波形。

將叉子靠在吉他或其他諧振器的頂部進行放大時，只會顯著放大諧振器將響應的振動。因此，您已濾除了分叉的泛音。您是正確的，因為“ c”更為複雜，所有脈衝激勵都是如此。但是前叉確實具有泛音序列。
Kermit Brown
2020-01-23 19:34:52 UTC
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希望我在這裡不打死馬。

我已經在電子產品領域工作了數十年，我認為這個問題是“為什麼音叉產生的純正弦波沒有諧波泛音？”我認為，在我們的宏觀尺度上，任何事物都不會產生絕對純淨的罪惡波。總會有一些失真。這是一個程度的問題。



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