ویژگیهای ارتعاشی چوب و کوک کردن صفحات ویولن

[SHeRvin]

ویژگیهای ارتعاشی چوب و کوک کردن صفحات:

ویژگیهای ارتعاشی چوب
تئوری پایه: با توجه به ویژگیهائی چون سختی، جرم و اصطکاک درونی می توان ویژگیهای ارتعاشی چوب را تعیین کرد. ما سعی داریم به شما نشان دهیم که چگونه می توان صفحه روی ویلنی را ساخت که به ما ویژگیهای آکوستیکی (ارتعاشی) مورد نظرمان را بدهد.

ویژگیهائی که باید برای صفحه رو مشخص کنیم، عبارتند از:

مشخص کردن الگوهای خطوط نودال

مشخص کردن فرکانسهای مرتعش شونده

برای بهتر درک کردن مشکلات مربوط به صفحات زیر و روی ویلن و ارائه راه حلهای ممکن برای آنها، در اینجا دوباره بطور خلاصه مطالبی در رابطه با اصول ارتعاشات در خصوص ویژگیهای رزونانسی تکه چوبهای باریک شده و صفحات بیان می کنیم. سپس در ادامه روشهای اندازه گیری خصوصیات رزونانس، چون فرکانس مرتعش شونده، سطح، bandwidth و الگوی خطوط نودال را خواهیم داشت. این موارد برای بررسی ویژگیهای ارتعاشی چوب از نظر مکانیکی (مقیاسی از الاستیسیته و اصطکاک درونی) مورد استفاده قرار می گیرند. پس از آن اطلاعاتی در مورد گونه های مختلف چوب آورده خواهد شد.

تصویر 1.1. نمادی از اندازه های آکوستیکی در اوج رزونانس



ویژگیهای یک رزونانس تکی - فرکانس مرتعش شونده، سطح، bandwidth و حساسیت ارتعاشی معین (حرکت مشخص):
حساسیت ارتعاشی در نقطه حرکت معیاری است برای فهمیدن اینکه چقدر ساده یک گیتار، یک ویلن و یا حتی صفحه ویلن می توانند با ارتعاشات مچ شوند. حساسیت ارتعاشی نقطه حرکت در فرکانسهای متفاوت متغییراست. در فرکانسهای پائین و بالا،نمودار پایین می باشد و در فرکانسهای متوسط (نه زیاد، نه کم) حساسیت ارتعاشی نقطه حرکت در بالاترین وضعیت قرار دارد و یک نقطه اوج رزونانس را نشان می دهد (تصویر1/1).

بعنوان عملکرد فرکانسی در نمودار مربوط به حساسیت ارتعاشی نقطه حرکت، سه ویژگی آکوستیکی چون فرکانس مربوط به اوج رزونانس (هرتز RF )، اندازه فرکانس مرتعش شونده (RL dB) و bandwidth رزونانس مورد نظر قابل ملاحظه است. با جابجا شدن رزونانس، یک حساسیت ارتعاشی مشخص بدست می آید.(کمترین ارزش نقطه اوج 20 log است). حال اگر یک سیستم ساده، تنها با یک رزونانس داشته باشیم، با وجود سه ویژگی فرکانس، bandwidth و سطح اوج رزونانس می توانیم وضعیت این سیستم را در تمام فرکانس ها پیش بینی کنیم.

بنابراین منحنی متعلق به یک رزونانس ساده را می توان بدون حذف اطلاعات توسط این سه ویژگی ترسیم کرد (تصویر1/1). ضعیف شدن ارتعاشات رزونانس ( بعد از برگشت از نقطه حرکت) توسط bandwidth رزونانس معین می شوند. حساسیت ارتعاشی یک سیستم مکانیکی ترکیبی از حساسیت ارتعاش مشخص و ویژگیهای رزونانس است.

تصویر 1.2. منحنی حساسیت پیش بینی شده برای یک صفحه چوبی.

ویژگیهای مکانیکی (جرم، مقاومت و اصطکاک):
هر رزونانس ساده دارای سه بخش مکانیکی است



بین خصوصیات ارتعاش و ویژگیهای ارتعاشی چوب از نظر مکانیکی یک رابطه ریاضی وجود دارد

مجموعه ای را که ملاحظه می نمائید مبحث مهم و ارزشمندی است برای استفاده سازندگان ادوات موسیقی و همچنین هنرجویان رشته زیبای هنر ساخت ساز (بخصوص رشته ویلن)، که بصورت جامع در مجله هنر موسیقی نیز به چاپ رسیده است، اکنون نیز با اندکی ویرایش به جهت درک بهتر در این سایت به جهت استفاده مخاطبین ارائه می گردد.

منابع:


2. Carleen Hutchins: “Plate Tuning for the Violin Maker”, Catgut Acoust Soc Newsletter no 39 1983, pp. 25-32.
3. Carleen Hutchins: “Note for the violin maker in free plate mode tuning and plate stiffnesses”, CAS
Journl, Vol.1, No.3, May 1989. p. 25.
4. Erik Jansson, Jesus Alonso Moral and Jakub Niewczyk, Experiments with Free Violin Plates, J Catgut Acoust Soc 1 no 2 1988, pp. 2-6.
5. Nils-Erik Molin, Lars-Erik Lindgren and Erik Jansson: Parameters of Violin Plates and Their Influence on the Plate Modes, J Acoust Soc Amer 83, 1988, pp. 281-291. 6. Erik Jansson and Nils-Erik Molin: On Tuning of Free Violin Plates, J Catgut Acoust Soc 1 no 3 1989, pp. 27-30.
7. George Bissinger and Carleen Hutchins: “Tuning the Bass Bar in a violin Plate”, CAS Newsletter No.26, Nov.1976, pp. 10-12.
8. Ion Paul Beldie: “Chladni patterns and Resonant Frequencies of violin Plates“, Instrumentenbau- Zeitschrift, Vol.23, Feb.1969, No.2, pp.168-174 (in German).
9. Ion Paul Beldie, Measuremet of Resonant Frequencies of Violin Plates in the Tuning Process”, Industria Lemnului, Vol.16, No.4, 1965, pp. 141-147. (in Romanian)
10. Daniel Haines: “The essential mechanical properties of wood prepared for musical instruments”, CAS Journal, Vol.4, No.2, Nov.2000, pp.20-32.
11. Franz Jahnel:“ Die Gitarre und ihr Bau“ (in German), Verlag Ds Musikinstrument, Frankfurt am

[SHeRvin]

ویژگیهای ارتعاشی چوب و کوک کردن صفحات ویولن قسمت دوم

ویژگیهای ارتعاشات در یک سیستم چند ارتعاشی (حالتهای ارتعاشی در رزونانس، نودها و آنتی نودها):
اگر ما یک صفحه نازک را جایگزین یک جسم ارتعاش دهنده ساده مثل نوار لاستیکی یویو کنیم و سپس حساسیت ارتعاشی نقطه حرکت را اندازه بگیریم به عدد بزرگی در اوج رزونانس دست خواهیم یافت. هر رزونانس با مواردی چون، فرکانس، سطح و bandwidth هر نقطه اوج قابل توضیح دادن می باشد ( تصویر 2-1). یک منحنی کامل از حساسیت ارتعاشی نقطه حرکت را می توان با داشتن سه اندازه از تمام رزونانس ها ترسیم کرد. در حقیقت، یک صفحه ویلن دارای سیستم چند رزونانسی است که دارای تعداد بی شماری نقاط اوج می باشد.

آنچه که در منحنی حساسیت نقطه حرکتی معلوم نیست مربوط به ارتعاشات صفحه در جهات مختلف در هر رزونانس می باشد. باید توجه داشته باشید که فرکانس مرتعش شده در نقاط مختلف صفحه که دارای جرم متفاوتی نیز می باشند، بین صفر و بیشترین نوسان، به ارتعاش در می آیند. برای بیان یک توضیح کامل در رابطه با ویژگیهای ارتعاشی صفحه، این الگوی ارتعاشی را به سه خاصیت حساسیت ارتعاشی دیگر اضافه کنید. محل بالاترین ارتعاشات آنتی نود و خطوطی که هیچ حرکتی ندارند، خطوط نودال نامیده می شوند.

ویژگیهای صفحه و قطعات کوچک چوب:
با استفاده از یک بلندگو و پاشیدن ذرات ریز بر روی تکه های کوچک چوب و صفحه می توان خطوط نودال آنها را مشخص کرد. برای این کار مانند تصویر 3-1 تکه های کوچکی از فومهای پلاستیکی را در زیر خطوطی که به عنوان خطوط تقریبی نوادال مشخص شده قرار می دهیم. سپس بعد از اندازه گیریt فوم ها را در جاهائی قرار می دهیم که خطوط نودال واقعی ایجاد شده اند.

خطوط نودال یک صفحه مستطیلی نازک اسپروس در تصویر 1-3b نشان داده شده است. خطوط نودال در ابتدا توسط شخصی به نام Ernst Chladni معرفی شد، بنابراین نام دیگر این الگوهای خطوط نودال، الگوهای کلادنی می باشد.

اگر در یک صفحه مستطیل شکل مدهای پائینی ایجاد شوند، می توان بعضی از این مدها (حالتها) را بوسیله تخته های باریک که از نظر عرضی یا طولی هم جهت با رگه های آن صفحه مستطیلی می باشند، نمونه سازی و پشتیبانی کرد ( تصویر 4-1). همانطور که در تصویر 3-1 ملاحظه می کنید، حالتهای مشخصی در اتصال بین انتشار ارتعاشات در طول دو جهت مختلف در یک صفحه وجود دارد.

تصویر1.3 توزیع ارتعاش در رزونانس ها a ) یک قطعه چوب با دو سر آزاد که در آن آنتی نودها با مثلث و نودها با دایره مشخص شده اند b ) یک صفحه مستطیل شکل اسپروس Sitka در اندازه های 3.7 x 210 x 362 میلی متر با گوشه های آزاد که خط چین ها خطوط نودال هستند

تصویر 4.1 حالتهای ارتعاش اصلی a) ارتعاش در یک قطعه چوب مجزا b) یک صفحه آزاد بدون هیچ اتصالی در عرض و طول c) یک صفحه آزاد با یک اتصال افقی و عمودی

تصویر 5.1 اندازه های صفحه رو برای آزمایش کردن ویژگیهای کلی، برای ویلن x215x385 ( 20 در وسط و 7.5 میلی متر در طول لبه های متصل شده)، برای آلتو x 260 x 450 ( 25 در وسط و 78 میلی متر در طول لبه های متصل شده) . ارائه شده توسط Gunnar Mattsson، موسسه سازندگان ویلن در استکهلم

تصویر 6.1 محل نگه داشتن که حرف H یعنی دایره کامل بهترین مکان می باشد اما پیدا کردن آن کار بسیار مشکلی است اما دوایری که با خط چین نشان داده شده اند بسیار ساده بدست می آیند. در این تصویر شکل مثلث یعنی حرف T نقاط مشخص شده برای ضربه زدن بر روی یک صفحه می باشد. ( ارائه شده از Molin به سال 1988)

منابع:


2. Carleen Hutchins: “Plate Tuning for the Violin Maker”, Catgut Acoust Soc Newsletter no 39 1983, pp. 25-32.
3. Carleen Hutchins: “Note for the violin maker in free plate mode tuning and plate stiffnesses”, CAS
Journl, Vol.1, No.3, May 1989. p. 25.
4. Erik Jansson, Jesus Alonso Moral and Jakub Niewczyk, Experiments with Free Violin Plates, J Catgut Acoust Soc 1 no 2 1988, pp. 2-6.
5. Nils-Erik Molin, Lars-Erik Lindgren and Erik Jansson: Parameters of Violin Plates and Their Influence on the Plate Modes, J Acoust Soc Amer 83, 1988, pp. 281-291. 6. Erik Jansson and Nils-Erik Molin: On Tuning of Free Violin Plates, J Catgut Acoust Soc 1 no 3 1989, pp. 27-30.
7. George Bissinger and Carleen Hutchins: “Tuning the Bass Bar in a violin Plate”, CAS Newsletter No.26, Nov.1976, pp. 10-12.
8. Ion Paul Beldie: “Chladni patterns and Resonant Frequencies of violin Plates“, Instrumentenbau- Zeitschrift, Vol.23, Feb.1969, No.2, pp.168-174 (in German).
9. Ion Paul Beldie, Measuremet of Resonant Frequencies of Violin Plates in the Tuning Process”, Industria Lemnului, Vol.16, No.4, 1965, pp. 141-147. (in Romanian)
10. Daniel Haines: “The essential mechanical properties of wood prepared for musical instruments”, CAS Journal, Vol.4, No.2, Nov.2000, pp.20-32.
11. Franz Jahnel:“ Die Gitarre und ihr Bau“ (in German), Verlag Ds Musikinstrument, Frankfurt am