Designing Sound

30
Physical Sound
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1 -1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
Mode 2:1 vibration
Mode 1:1 vibration
Mode 0:1 vibration
Mode 0:0 vibration
Mode 1:0 vibration
Mode 2:0 vibration
Figure 3.11
Some modes of a drum skin.
Visualising Sound Waves
If you hold a thin strip of paper or hair close to a loudspeaker vibrating at a
low frequency it will show you the air molecules being displaced. Wheatstone
devised a way to make sound waves visible in 1827 with his “kaleidophone,” a
metal rod with a small mirrored bead at the end. With this he could see sound
waves as Lissajous patterns of light. He was following the work of Chladni who
studied vibrations of plates by placing sand on them. One way of visualising
longitudinal standing waves in a tube, an experiment performed by Kundt and
often used in school physics lessons, is to put some fine sand in the tube so that
it bunches up to reveal high and low pressure points. Buckminster Fuller and
Hans Jenny found that wet dyes applied to surfaces could arrange themselves
into patterns revealing the standing waves in solids like spheres and cubes.
Using strobe lights we can take photographs or movies of vibrations as if they
were in slow motion. Water droplets excited by a high-frequency sound field
reveal their different spherical modes this way.
Shape
If we had a few drums or bells made from different materials and were able
to listen to them all together we would quickly come to the conclusion that
there is something about the sound, governed more by shape than material,
that gives them all a similar character. Something that makes them drums and
bells, and not, say, planks or bottles. In other words, we are able to hear shape,
since it determines lengths, distances between boundaries, and modal paths

---

3.4 Boundaries
31
inside and along the surface of a material. It affects the way frequencies build
up and decay away, and which frequencies will be the strongest when the object
vibrates.