Ton podstawowy: Różnice pomiędzy wersjami

'''Ton podstawowy''' (składowa podstawowa, składowa główna) [[szereg harmoniczny (muzyka)|szeregu harmonicznego]] jest to najniższy [[Ton (dźwięk)|ton]] [[dźwięk]]u, czyli [[Fala|fala harmoniczna]] o najmniejszej [[częstotliwość|częstotliwości]] w szeregu harmonicznym. Jego częstotliwość oznacza się zwykle indeksem 0 (''f''₀).

 

Jeżeli ludzkie ucho rejestruje dźwięk o określonej wysokości, nie znaczy to, że dźwięk ten jest falą harmoniczną o określonej częstotliwości. Źródła dźwięku, takie jak np. instrumenty muzyczne, emitując dźwięk o określonej wysokości, wytwarzają oprócz tonu podstawowego o częstotliwości odpowiadającej wysokości słyszanego dźwięku, również inne fale harmoniczne o częstotliwościach będących wielokrotnością częstotliwości tonu podstawowego, tzw. wyższe składowe harmoniczne.

 

O wysokości dźwięku decyduje częstotliwość tonu podstawowego. Ilość i amplitudy wyższych składowych harmonicznych, czyli skład widmowy dźwięku, decydują o jego [[barwa dźwięku|barwie]].

 

W [[Instrument muzyczny|instrumentach muzycznych]] i innych źródłach wytwarzających dźwięki o określonej wysokości przyczyną powstawania [[Fale akustyczne|fali akustycznej]] są drgania [[struna|struny]], pręta, [[Membrana (akustyka)|membrany]] lub słupa powietrza. Drgania te mają charakter [[fala stojąca|fali stojącej]], ponieważ budowa instrumentu wymusza powstawanie [[węzeł fali|węzłów]] i [[fala stojąca|strzałek]] na granicach drgającego ośrodka.

 

O wysokości tonu podstawowego generowanego przez strunę decyduje [[naprężenie]] struny i jej długość. Ponieważ struna jest umocowana na końcach, powstają tam węzły fali stojącej. [[Fala poprzeczna]] o największej długości, jaka może powstać na strunie, ma długość dwukrotnie większą od długości struny. Częstotliwość drgań takiej fali równa jest częstotliwości emitowanego dźwięku, czyli częstotliwości tonu podstawowego. Częstotliwość tę można obliczyć wychodząc ze wzoru

:: <math>f_0=\frac{v}{\lambda}</math>

Uwaga: Długość poprzecznej fali na strunie nie jest równa [[długość fali|długości fali]] dźwiękowej z powodu różnic w [[prędkość|prędkościach]] rozchodzenia się obu fal.

 

Jeżeli piszczałka [[organy|organowa]] będzie miała zamkniętą klapkę, wówczas na jej końcu powstanie węzeł – [[cząsteczka|cząsteczki]] powietrza nie będą się tam poruszać. Natomiast przy wlocie piszczałki drgania cząsteczek powietrza osiągają maksymalną [[amplituda|amplitudę]] – powstaje tam strzałka fali stojącej. Wynika stąd, że w piszczałce może mieścić się 1/4 długości fali stojącej. Długość fali odpowiadającej tonowi podstawowemu będzie czterokrotnie dłuższa od długości piszczałki, co można zapisać wzorem

:: <math>d=\frac{1}{4}\lambda \quad \quad \lambda =4d</math>