Презентация "Секреты поющей бронзы"

Слайд #1

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

Слайд #2

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.

Слайд #3

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.

Слайд #4

Что такое колокол?

Слайд #5

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.

Слайд #6

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

Слайд #7

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.

Слайд #8

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)

Слайд #9

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.

Слайд #10

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.

Слайд #11

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:

Слайд #12

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

Слайд #13

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.

Слайд #14

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.

Слайд #15

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

Слайд #16

Таблица №1. Результаты измерений.




По данным находим





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

Слайд #17

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.

Слайд #18

Таблица №2. Колокольня храма села Волкова.

Слайд #19

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.

Слайд #20

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

Спектр звучания колокола массой m = 24 кг

Слайд #21

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.

Слайд #22

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.

Слайд #23

Фото 3. Внутренние формы колоколов.

Фото 4. Наложение рисунков на внутреннюю форму.

Слайд #24

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.

Слайд #25

Фото 7. Заполнение металлом ковша.

Фото 8. Начало процесса заливки колокола в форму.

Слайд #26

Фото 9. Окончание процесса заливки колокола в форму.

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

Слайд #27

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

Фото 12. Отлитый колокол в процессе обработки.

Слайд #28

Фото 13. Отлитый колокол в процессе обработки.

Фото 14. Готовые
колокола на складе завода.

Слайд #29

Фото 15. Во дворе ЗАО «Пятков и К0».

Фото 16. Поднятие колокола на храмовую звонницу.

Слайд #30

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»