Designing Sound

Acknowledgements
Acknowledgement is given to Philippe-Aubert Gauthier, Charles Henry, and
Cyrille Henry for suggestions and corrections.
References
Elmore, W. C., and Heald, M. A. (1969).
Physics of Waves
. Dover.
Graff, K. F. (1991).
Wave Motion in Elastic Solids
. Dover.
Morse, P. M. (1936, 1948).
Vibration and Sound.
McGraw-Hill.

---

---

4
Oscillations
SECTION 4.1
Oscillators
Having studied the energetic basis of sound it’s time to see how these physical
properties lead to systems that can oscillate and resonate. We should note that
not all sounds are caused this way. Some short events like small electric sparks
or a raindrop falling nearby may be seen as singular disturbances of the air, and
the resulting sounds are determined more by acoustic propagations which we
will study in the final part on physical sound. However, the vast majority of all
sound makers, including all musical instruments, are oscillators, resonators, or
a combination of both. In fact oscillators and resonators are very similar con-
cepts, with the difference being where they appear in the chain of energy flow,
either being primary sources of waves or systems driven (forced) by another
source of wave vibrations.
Period and Frequency
Waves may be
periodic
, meaning they repeat in a pattern observed between two
points in time or space, or
aperiodic
, meaning that their patterns are always
changing. Periodic waves take a fixed amount of time to repeat each pattern,
which we call the
period
, and they sound as though they have a definite pitch,
whereas aperiodic waves usually sound complex or noisy as though they have
no tone. The frequency of a periodic wave is the number of times it repeats
a pattern every second. It is measured in Hertz (Hz) so that a 100Hz wave
repeats 100 times a second. This is the reciprocal of its period. In other words
the period is one divided by the frequency. So, the period of a 100Hz wave is
1
/
100th of a second, or 0
.
01 seconds.