16 апреля 2017 в 18:05 Наука 275

Физика игры на гитаре

Физика игры на гитаре

Хендрикс, Кобейн и Пейдж – их соло известны всему миру. Но как именно культовые инструменты в их руках воспроизводят ноты, ритмы, мелодию и музыку? Касаясь гитарной струны, вы создаете вибрацию, известную как стоячая волна. При этом, некоторые точки струны, называемые узлами, вообще не двигаются, в то время как другие точки, называемые пучностями, колеблются вверх и вниз. Вибрация через гриф и струнодержатель передается на корпус гитары, тонкая гибкая древесина которого также начинает вибрировать, взаимодействуя с окружающими молекулами воздуха, сталкивая их друг с другом. Такая последовательность сжатий создает звуковые волны, и те из них, которые возникают внутри корпуса, выходят через резонаторное отверстие. В конечном счете, они доходят до вашего уха, трансформирующего волны в электрические импульсы, которые мозг интерпретирует как звук.

Тональность звука зависит от частоты сжатий. Быстро вибрирующая струна создает высокую плотность сжатий и высокий звук, в то время как медленная вибрация превращается в звук низкой тональности. На частоту вибраций струны влияют 4 вещи: длина, натяжение, плотность и толщина. Длина и натяжение стандартных гитарных струн, как правило, одинаковы, а толщина и плотность варьируется. Более толстые струны вибрируют медленнее, производя низкие ноты.

Каждый раз, касаясь струны, вы создаете сразу несколько стоячих волн. Первая волна – это основной тон. Она определяет тональность ноты. Есть еще так называемые обертоны – волны, кратные частоте основного тона. Все эти стоячие волны объединяются и формируют сложную волну с насыщенным звуком. От того, как вы касаетесь струны, зависит то, какой обертон вы получите. Касания в районе середины струны даст основной тон и не гармонические обертоны, пучности которых расположены посередине струны. Касания ближе к струнодержателю даст гармонические обертоны и боле звонкий звук.

Известная западная шкала основана на сериях обертонов вибрирующей струны. Когда мы слышим, как за одной нотой следует другая, имеющая в 2 раза большую частоту, являющуюся ее тем самым первым обертоном, то они звучат настолько гармонично, что их обозначают одной буквой, а разницу между ними называют октавой. В свою очередь каждая октава состоит из 12 полутонов, частота каждого из которых в 2 на 1/12 раз больше предыдущего. Этот фактор определяет разбиение на лады. Каждый последующий лад на грифе сокращает оставшуюся длину струны в 2 на 1/12 раз, обеспечивая тем самым четкое возрастание частоты по полутонам. Безладовые инструменты, такие, как скрипка, облегчают воспроизведение бесконечного числа частот между нотами, но в то де время добавляют сложности в плане частоты и точности игры. Количество струн и их настройка подбирается индивидуально, в зависимости от требуемых аккордов и физиологии кисти конкретного человека. Форма и материал гитары также могут отличаться, и оба этих фактора непосредственно влияют на природу и звучание вибраций. Одновременный перебор двух и более струн позволяет создавать новые комбинации волн, то есть извлекать новые аккорды и звуковые эффекты. К примеру, играя 2 частотные близкие ноты, они сливаются и создают звуковую волну, чья амплитуда возрастает и убывает, образуя своего рода эффект колебания. Гитаристы называют это долями.

А в электрогитарах возможностей еще больше. Вибрации все также зарождаются в струнах, однако после этого при помощи звукоснимателя преобразуются в электрические сигналы, которые передаются на динамике и только там переходят в звуковые волны. На пути от звукоснимателя к динамикам сигнал можно обработать различными способами, получая такие эффекты, как дисторшн, овердрайв, вау вау, фланжер. Но если вы решили, что музыкальная струна годится лишь для развлечения, подумайте вот над чем: некоторые физики считают, что абсолютно все во вселенной создано гармоническими колебаниями крошечных сильно натянутых струн. Быть может, вся наша реальность – не что иное, как затянувшееся соло какого-нибудь космического Джими Хендрикса. Струны определенно таят в себе гораздо больше, чем доходит до наших ушей.

© md-eksperiment.org



Ключевые слова: стоячая волна, как устроена гитара, звукоизвлечение, Тональность звука, электрические импульсы, обертоны