فيزيك ويولن

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: مقدمه:

صدا هنگامي ايجاد مي شود كه يك سطح مرتعش وهواي اطراف آن بر يكديگر تاثير مي گذارند.همچنان كه اين سطح به جلو وعقب حركت مي كند ارتعاش آن كاهش وفشار موضعي هوا افزايش مي يابد. اين تغييرات فشار به صورت امواج صوتي به سرعت از مركز به اطراف حركت مي كند و فضاي اطراف شنونده را فرا مي گيرد.
در سيمي به طول L كه در بين دو گيره كشيده شده است موج سينوسي پيوسته توليد مي كنيم.اين موج در طول سيم مثلاً به سمت راست منتشر مي شود و وقتي موج به انتهاي سمت راست سيم مي رسد باز مي تابد و به سمت چب بر مي گردد.اكنون اين موج در حال حركت به سمت چپ با موجي كه هنوز به سمت راست پيش مي رود هم پوشاني مي كند، يعني جابه جايي هاي اين دو موج به صورت جبري جمع مي شود و يك موج برايند تو ليد مي كند كه پس از مدتي اندك تعداد زيا دي موج هاي پيشرونده ي هم پوشان كه با هم تداخل مي كنند به وجود مي آيد.
تداخل به ازاي بسامد هاي معيني باعث توليد شدن موج هاي سينوسي با دامنه و طول موج يكسان كه در طول سيم نوسان مي كنند، مي شود كه به اين امواج، امواج ايستاده مي گويند. در طول اين موج برايند تشكيل شده، نقاطي كه جابه جايي آن ها از وضع تعادل صفر است و همواره ساكنند را گره مي گويند. و به نقاطي كه در طول موج برايند با بيشينه ي دامنه نوسان مي كنند شكم يا پاد گره مي گويند. كه در اين حالت موج ايستاده در حال تشديد به وجود آمده است و سيم در اين فركانس هاي معين تشديد مي شود .اين بسامدها، بسامد تشديد ناميده مي شود.
زماني كه موج در طول سيم منتشر مي شود بسته به اين كه چند گره و شكم ايجاد مي شود، طول سيم با طول موج رابطه دارد.يعني:
λ = 2l/n
n=1,2,3,...
وفركانس هاي تشديد متناظر با اين طول موج از اين رابطه به دست مي آيد:
ν = V/λ = nV/2L
در اينجا Vسرعت اتشار موج در طول سيم است. در نتيجه مي توان مي گفت فركانس نوسان ها به نيروي كشش سيم و جرم واحد طول آن بستگي دارد.
اگر سيم به گونه اي مرتعش شود كه يك شكم در وسط و دو گره درطرفين آن ايجاد شود،سيم فركانس اصلي خود را دارد. يعني زماني n = 1باشد اين فركانس مربوط به هارمونيك اول است و هارمونيك هاي بعدي نيز به ازاي n = 2,3,4,…. به دست مي آيند.
شدت صوت را مي توان از اين رابطه به دست آورد: I = KA²ν²/r²
كه در آن rفاصله از چشمه صوت ، Aدامنه ي نوسان ، ν فركانس موج و K يك ضريب ثابت است كه به جنس محيط بستگي دارد.اين ثابت براي هوا 1(يك) است.
اين معادلات تنها براي سيمي است كه به دو نقطه ثابت شده است و آن سيم را به نوسان در مي آوريم.

در ويولن به دو صورت مي توان صدا ايجاد كرد:1-زخمه زدن به سيم.2-آرشه كشيدن
زخمه زدن بر سيم، شكل هاي كاملاً متفاوتي از ارتعاش را ايجاد مي كند كه در آن نيروي جنبشي اندازه گيري شده در خرك، قائم تر به نظر مي آيد.شكل دقيق موج به محل تحريك سيم بستگي دارد و به وضوح ، زخمه زدن در نزديكي خرك، حركتي با فركانس بالاتر ايجاد مي كند.از آن جا كه نيروي مداوم به سيم زخمه خورده وارد نمي شود، نوسانات آن به سرعت تضعيف مي شوند.همه ي هارمونيك ها با سرعتي واحد از بين نمي روند و سرعت انهدام آن ها وابسته به اين است كه نيروي آن فركانس خاص تا چه حد به نحوي موثر به وسيله ي بدنه ي ويولن به هوا منتقل شود يا به وسيله انگشت نوازنده كه بر روي سيم قرار دارد، جذب شود.
در ويولن، هنگام ارتعاش سيم به وسيله آرشه، موي آرشه باعث ايجاد نيروي اصطكاك استاتيك بر روي سيم مي شود. موهاي آرشه با سيم سايش پيدا مي كنند و باعث درگير شدن موها با سيم وهل دادن سيم به جلو مي شوند وسرانجام نيروي بازگرداننده ي سيم بر نيروي اصطكاك پايدار غلبه كرده وسيم شروع به حركت به سمت عقب درطول موها مي كند و باعث توليد صدا مي شود. زير و بمي صداي سيم ويولن به طولي از سيم كه نوسان مي كند، جرم و كشيدگي آن وابسته است.افزايش كشيدگي سيم، صدايي زيرتر مي دهد، حال آن كه افزايش جرم آن سبب توليد صدايي بم تر مي شود. به دلايل فني، ميزان كشيدگي سيم و جرم آن در رابطه ي معكوس با يكديگر تنظيم مي شوند. براي دست يابي به نسبتي مطلوب در ميزان كشيدگي چهار سيم، جرم سيم بايد در بم ترها افزايش يابد و هر كدام دو برابر سيم مجاور خود باشد.سيم هاي سنگين تر معمولاً با تابيدن رشته سيمي ضخيم به دور بخش مياني انعطاف پذير ساخته مي شوند؛ سيم هاي ضخيم معمولي انعطاف پذيري لازم را براي خمش و پيچش ندارند كه خود سبب كاهش ميزان شكل هاي نوساني مربوط به هارمونيك هاي بالاتر مي شود.
در ويولن موج ايجاد شده به هنگام ارتعاش سیم ها با زماني كه سيم بدون حضور بدنه ي ويولن مرتعش مي شود تفاوت دارد در نتيجه صداي ايجاد شده دراين دو حالت با يكديگر فرق مي كند.كه اين تفاوت به دليل شكل پيچيده ي بدنه ي ويولن است. در واقع بدنه ي ويولن طوري طراحي شده است تا به عنوان واسطه ي سيم وهوا عمل كند.سيم مرتعش نيرويي كه از لحاظ زماني متغير است بر روي خرك توليد مي كند كه سبب ارتعاش تمامي بدنه ي ساز به همراه سيم مي شود.صدايي كه ما مي شنويم ناشي از ارتعاشات كوچكي است كه در قسمت چوبي ساز ايجاد مي شود.صدا از طريق بازآوايي و تشديدي كه در بدنه ي ويولن صورت مي پذيرد تقويت مي شود وصفحات جلويي وپشتي ساز را قادر مي سازد تا امواج صوتي با برد قابل توجهي ايجاد كند.در هنگام نواختن ويولن، بدنه ي ساز به تمام حركات هارمونيك سيم مرتعش پاسخ مي دهد. اما اين پاسخ يكسان نيست ودر صداي انعكاس يافته، بدنه ي ساز نسبت هارمونيك ها را به يكديگر تغيير مي دهد.
بدنه نيز همچون سيم داراي شكل هاي مختلفي از نوسان است؛با اين تفاوت كه در اين جا ارتعاشات در تمام بدنه منتشر مي شوند و به علت پيچيدگي شكل و ساختمان آن، فركانس هاي اين نوسانات، ارتباط هاي هارمونيكي ندارند. شكل هاي مربوط به فركانس هاي پايين، تمام بدنه ي ويولن را به حركت در مي آورند و در اين وضعيت، مشاركتي قوي در بين صفحات چوبي ويولن و هواي داخل حفره ي بدنه وجود دارد.
صدا تنها به واسطه ي حركت صفحات ايجاد نمي شود،بلكه فشرده شدن هوا به داخل و خارج سوراخ f نيز در اين امر دخالت دارد. هرچه فركانس افزايش مي يابد، اين شكل هاي نوساني پيچيده تر و به تعدادي مناطق ارتعاشي كوچك تر تقسيم مي شوند و توسط مسير هاي گره ها از يكديگر جدا مي شوند.ارتعاشات صفحه ي پشتي در ابتدا با نيرويي كه از خرك و صفحه ي جلويي توسط نوارهاي قوسي انتقال مي يابد،ايجاد مي شوند.
بخش عمده ي صدايي كه ما مي شنويم مستقيماً توسط نوارهاي قوسي انتقال مي يابد،ايجاد مي شوند. انواع ديگري حركات بدنه ي ساز با فركانس پايين وجود دارند كه شامل خمش ساده و يا تاب خوردن بدنه،دسته و تخته انگشت گذاري اند.هر چند، اين قسمت ها انعكاس دهنده هاي ضعيفي هستند.ارتعاشات ساز در هنگام تماس و لمس آن توسط نوازنده مي تواند بر كار او تاثير بگذارد.در واقع هيچ بخشي از سازنيست كه در توليد صدا در ويولن دخالت نداشته باشد.
هم چنين خرك و پل نيز،نقش بسيار مهمي در نوازندگي در محدوده ي صداي بم تر ويولن ايفا مي كنند.آنچه پل انجام مي دهد- حداقل در فركانس هاي پايين - ايجاد يك گره در مجاورت پايه ي خرك و نقطه ي اتكايي در آن جاست.خرك كه در اين فركانس ها تقريبا ًسخت و ثابت است، بعد از اين مانند يك اهرم عمل مي كند و در طول اين تكيه گاه نوسان مي كند و حركت جانبي سيم را كه آرشه بر آن كشيده شده است بر روي پايه ي ديگر خود به حركت عمودي تبديل مي نمايد. در فركانس هاي مياني، صفحات جلويي و پشتي بيشتر مشاركت دارند و به پل اجازه مي دهند تا به بالا و پايين حركت كند.در فركانس هاي بالاتر از 2كيلو هرتز، خرك با ايجاد تشديد هاي قوي به تقويت صدايي كه به وسيله ي ساز توليد مي شود كمك مي كند.

هنگام نواختن ويولن دست ما نيرويي به وسيله آرشه به سيم وارد مي كند. براي رسيدن به شكل نوساني با ثبات، نيروي آرشه بايد در محدوده اي بين حداقل و حداكثر قرار گيرد و اين دو حالت خود وابسته به مجاورت آرشه با خرك و سرعت آرشه كشي هستند. به عنوان مثال آرشه كشيدن در وسط سيم باعث كم شدن ارتعاشات هارمونيك و بلندي صدا مي شود ولي آرشه كشيدن در انتهاي آن باعث افزايش ارتعاشات هارمونيك مي شود وصداي بلند توليد مي كند.اگر نيروي آرشه بسيار كم باشد، سيم تمايل مي يابد كه در يك چرخه،دو يا سه بار بگريزد.از سوي اگر نيروي آرشه بسيار زياد باشد، صدا تند و خشن مي شود.
بخشي از اين انرژي به صورت صدا منعكس مي شود وبخشي ديگر به وسيله بدنه ي ساز به حرارت تبديل مي شود.اين انرژي كه باعث انعكاس صدا مي شود در بين بسامد اصلي وهارمونيك هاي بعدي هر سيم تقسيم مي شود.اين تقسيم انرژي به ميزان انرژي اوليه وبه سرعت آرشه كشي نيز بستگي دارد.هدف اين پروژه بررسي توزيع انرژي در بين هماهنگ هاي مختلف سيم ويولن و اثر پارامترهاي گوناگون بر آن است.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 521]