korotkih

Выполнили:
Студентки 103 группы
Факультета « Медицинская кибернетика»
Коротких Карина Петровна
Мартынова Елена Андреевна
Научный руководитель:
доцент, к.ф.-м.н.
Шаповалов Константин Алексеевич
Красноярск
2015
Цель:
изучение спектральных характеристик
колокольного звона.
Задачи:
1. Изучить характеристики звучания
колокольного звона.
2. С помощью программы Mathematicа 5.1
произвести спектральный анализ колокольного
звона.
3. Проанализировать спектр колокольного звона.
Актуальность
Очень часто мы слышим фразу: «Звон колоколов
лечит душу и тело», и ведь действительно, слушая
колокольный звон, мы чувствуем успокоение души
, надеемся на лечение и исцеление. Современные
исследования доказывают , что сила вибрации
звуковой волны велика при воздействии на живые
организмы, в особенности колокольный звон.
Практическая значимость
Изучение спектрального анализа колокольного
звона поможет узнать конкретные частоты
воздействия на живые организмы , в том числе и
человека. Понять, возможно ли использование
полученных данных в медицине. Возможное
использование этих результатов в акустике и
технике.
Звук – механические колебания, воспринимаемые ухом.
Каждое движение или действие рождает упругие
продольные волны в воздухе, т.е. участки сжатия и
разряжения. Звук образуется только в упругой среде.
Слышимые или воспринимаемые человеческим ухом
звуки относятся к частотному диапазону от 16 Гц до
20 000 Гц.
Колокол — музыкальный ударный инструмент с
самозвучащим телом. Русское слово "колокол"
произошло от немецкого "Glocke", которое и
переводится как “колокол”. Но некоторые ученые
полагают, что это название произошло от
старинного русского слова "коло" (“круг,
окружность”).
Несмотря на большие различия по форме и размерам
среди колоколов разных культур и разного назначения,
общим для них является то, что в качестве вибратора
используются симметричные оболочки вращения
переменной толщины и сложной формы профиля
Различные формы оболочек (вибраторов) колоколов: а — немецких, б —
французских, в — русских (по Б.Н. Нюнину)
При ударе тяжелым языком по нижней части колокола в
его оболочке возбуждаются колебательные процессы
сложной структуры, которые складываются из
поперечных, продольных и сдвиговых форм колебаний.
Фундаментальный тон (prime) и виртуальный тон
(strike) близки по частоте, из-за разной природы
происхождения они практически не создают
биений. Оба эти тона можно различить в первый
момент после удара языка, когда фундаментальный
тон (prime) звучит громче (на формирование
ощущения виртуального тона нужно некоторое
время). Поэтому неточная его настройка (выше или
ниже чем 1/2 частоты номинала) оказывает
существенное влияние на тембр звучания колокола.
Появление двух
близких по частоте
обертонов (с разницей
частот меньше 15 Гц)
приводит к появлению
отчетливо слышимых
биений.
Переходный процесс: а
— через 2 с после
удара, б — через 10 с
после удара (колокол
«Полиелейный»
Ростовского собора)
• Спектр низких частот (40−100 Гц) — он
успокаивает психику;
• Спектр средних частот (100 Гц−20 кГц) —
увеличивает капиллярный крово - и лимфоток.
• высокий ультразвуковой диапазон не слышим
нашим ухом (выше 25 кГц) — оказывает
воздействие особенно при инфекционных
заболеваниях и усиливает иммунитет.
Это происходит в первую очередь за счет активации
системы
Гипоталамус
Гипофиз
Гормоны
Кора
надпочечников
Кортикостероиды
Для проведения спектрального анализа колокольного
звона мы использовали программу Mathematicа 5.1.
Были выбраны записи колокольного звона на
Ростовском соборе:
1. колокольный звон большого колокола
2. колокольный звон малого колокола.
При вычислении данных спектрального анализа мы
использовали дискретное преобразование Фурье.
Ф𝑡
,где 𝐹0=
1
𝑇0
𝑛
1
=
𝑁
2
𝑁
𝐴𝑠 ∙ exp⁡2𝜋𝑖 𝑠𝐹0 𝑡
𝑠=1
│А│, отн.ед.
Частота , Гц
1
137
0,55
185
0,53
300
0,1
450
0,37
490
0,4
750
0,52
770
0,6
780
0,37
910
0,88
1200
│А│, отн.ед.
Частота, Гц
0,28
280
0,23
525
0,32
735
0,2
900
0,36
975
0,4
1180
0,24
1350
0,62
1575
1
1700
0,3
1800
1. Нами изучены характеристики звучания
колокольного звона.
2. С помощью программы Mathematicа 5.1был
проведен спектральный анализ колокольного звона.
3. Проанализировав спектр колокольного звона,
мы получили основные гармоники для:
Большого колокола: 137 Гц , 185 Гц , 910 Гц, 1200Гц
Малого колокола:1375 Гц, 1575 Гц,1700 Гц, 1800 Гц








1. Коновалов И.В. Православный колокольный звон. Теория и
практика.
/ Коновалов И.В., Завьялов Н.И. М.: Триада плюс, 2002. -192 с.
2. Альтман. Я.А. Слуховая система/ Альтман. Я.А. М.: Наука,
1990-620с
3. Вартанян И.А. Звук-слух-мозг/ Вартанян И.А.// Наука,1981-176с.
4. Тосина С.Г. Нетрадиционные приемы колокольного звона в
современной православно-церковной практике/ Тосина С.Г//
Искусствоведение. Вып. 33. С. 183-187.
5. Оловянишников Н.И. История колоколов и колокололитейное
искусство / Под ред. А.Ф.Бондаренко. - М.: НП ИД «Русская
панорама», 2003
6. Нюнин Б. Н. Патент на изобретение. Способ определения модуля
упругости юнга и коэффициента пуассона литых деталей
7. Гельмгольц Г. Учение о слуховых ощущениях как физическая
основа для теории музыки. СПб., 1875. -380 с.