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牧童笛旋律中的 STEM牧童笛旋律中的 STEM

2020-07-23 来源:频道动态   |   浏览(494)
牧童笛旋律中的 STEM牧童笛旋律中的 STEM

声音的产生是通过空气、固体或液体等介质进行传播。

牧童笛结构及原理

牧童笛就是吹管乐器的一种,又称「直笛」。它的外型是圆管状的柱体,笛嘴有吹口,吹孔以下有尖板开口,就是用口吹气至吹口的窄管,窄管的气撞到尖板,令空气震荡产生声音。

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牧童笛的笛身上有 8 至 10 个笛孔,其中 2 个为半笛孔,因为笛孔较细,在吹奏时,指法需特别注意。

牧童笛的发声原理中包含了两个效应,分别是边稜效应和共鸣效应,边稜
效应就是从笛嘴的吹口窄管吹入空气,空气经过窄管时的气流会加快,同时气压会增加,当离开窄管的空气撞到有特定角度的尖板,吹笛时气流分开,一部份气流从尖板上方离开牧童笛的管道,一部份气流进入牧童笛的管道,从而产生一定频率的振动而发声。

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边稜效应

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共鸣效应

共鸣效应就是在吹牧童笛时,进入牧童笛管道的气流呈螺旋方式打转前进,直到离开牧童笛管道为止,在此过程管内空气柱依管腔的直径和长度,产生不同频率的共鸣,从而产生音高,牧童笛就是利用空气振动发声和空气柱共鸣的原理製成的。

牧童笛发出声音性质的三个因素包含响度、音调、音品,「响度」就是声音的大小,「音调」就是指声音的高低,而「音品」就是音色。

笛孔如何改变音调

用手按住不同位置和不同数目的笛孔,就是在改变空气柱产生的长短,使牧童笛发出高低不同的声音。按住全部的笛孔吹奏,振动的空气柱最长,它振动起来就比较慢,单位时间内振动的次数少,频率低,所以发出的声音最低。按住较少的笛孔吹奏,振动的空气柱变短了,它振动起来就比较快,单位时间内振动的次数就多,频率高,发出的声音比较高。

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空气柱产生的长短就会控制到音调的高低。

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声音的响度与物体振动的振幅有关,即吹气的力度,越用力吹奏牧童笛,空气振动的振幅越大,发出的声音越大;反则越小力的吹奏,空气振动的振幅越小,发出的声音也越小。

不同材料对音色影响

牧童笛的音色就会因应製作的物料而有所差异,市面上常见的牧童笛有用木製造和用塑胶製造的,由于物质的不同也会影响声音振动时的效果,一般木製的牧童笛所发出的音色较柔和,因为木的密度低,材质柔软,有吸音作用,声波在牧童笛管道内壁反射时,声波的能量会减弱。

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塑胶製造的所发出的音色较为实,这是塑胶的密度高,材质硬,当声波在塑胶管道内振动时撞到内壁会进行反射传送时,声波的能量较少。

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由于不同物质的密度各有不同,不同物料会产生不同的音色。

小学生上音乐课时会学到的牧童笛,虽然只是一件貌似很简单的乐器,但原来当中就包含了不同的 STEM 元素,只要大家多观察多思考,就能找出其他乐器中相关或不同 STEM 元素了。

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