Фізика гри на гітарі

Гендрікс, Кобейн і Пейдж – їхні соло відомі на весь світ. Але як саме культові інструменти в їхніх руках відтворюють ноти, ритми, мелодію, музику? Торкаючись струни гітари, ви створюєте вібрацію, відому як стояча хвиля. При цьому деякі точки струни, що називаються вузлами, взагалі не рухаються, в той час як інші точки, які називаються пучностями, коливаються вгору і вниз. Вібрація через гриф і струнотримач передається на корпус гітари, тонка гнучка деревина якого також починає вібрувати, взаємодіючи з навколишніми молекулами повітря, зіштовхуючи їх одна з одною. Така послідовність стиснення створює звукові хвилі, і ті з них, які виникають всередині корпусу, виходять через резонаторні отвори. В кінцевому результаті вони доходять до вашого вуха, де відбувається трансформування хвилі в електричні імпульси, які мозок інтерпретує як звук.

Тональність звука залежить від частоти стиснень. Швидко вібруюча струна створює високу густину стиснень і високий звук, у той час як повільна вібрація перетворюється в звук низької тональності. На частоту вібрації струни впливають 4 речі: довжина, натяг, густина і товщина. Довжина і натяг стандартних гітарних струн, як правило, одинакові, а товщина і густина варіюються. Більш грубі струни вібрують повільніше, утворюючи низькі ноти.

Кожний раз, торкаючись струни, ви створюєте декілька стоячих хвиль. Перша хвиля - це основний тон. Вона визначає тональність ноти. Є ще так звані обертони – хвилі, кратні частоті основного тону. Всі ці стоячі хвилі об′єднуються і формують складну хвилю з насиченим звуком. Від того, як ви торкаєтеся струни, залежить, який обертон ви отримаєте. Торкання в районі середини струни дає основний тон і негармонічні обертони, пучності яких розміщені посередині струни. Торкання ближче до струнотримача дає гармонічні обертони і більш тонкий звук.

Відома західна шкала основана на серіях обертонів вібруючої струни. Коли ми чуємо, як за одною нотою йде наступна, яка має у два рази більшу частоту (яка є тим самим першим обертоном), то вони звучать настільки гармонійно, що їх позначають одною буквою, а різницю між ними називають октавою. Так само кожна октава складається з 12 напівтонів, частота кожного з яких в 2 на 1/12 раз більша попереднього. Цей фактор визначає розбивання на лади. Кожний наступний лад на грифі зменшує залишкову довжину струни в 2 на 1/12 рази, забезпечуючи тим самим чітке збільшення частоти на напівтонах. Безладові інструменти, такі як скрипка, полегшують відтворення нескінченного числа частот між нотами, але в цей же час додають складності в плані частоти і точності гри. Кількість струн і їх налаштування підбирається індивідуально, залежно від потрібних акордів і фізіології кисті конкретної людини. Форма і матеріал гітари теж можуть відрізнятися, і обидва ці фактори безпосередньо впливають на природу і звук вібрацій. Одночасний перебір двох і більше струн дозволяє створити нові комбінації хвиль, тобто вилучати нові акорди і звукові ефекти. Наприклад, коли граєте дві частотно близькі ноти, вони зливаються і створюють звукову хвилю, амплітуда якої збільшується і зменшується, утворюючи своєрідний ефект коливань. Гітаристи називають це долями.

А в електрогітарах можливостей ще більше. Вібрації так само зароджуються в струнах, однак після цього за допомогою звукознімача перетворюються в електричні сигнали, які передаються на динамік, і тільки там переходять в звукові хвилі. На шляху від звукознімача до динаміків сигнал можна обробити різними методами, отримуючи такі ефекти, як дисторнш, овердрайв, вау-вау, фленжер. Але, якщо ви вирішили, що музична струна підходить лише для розваги, подумайте ось про що: деякі фізики вважають, що абсолютно все у Всесвіті створено гармонічними коливаннями малесеньких сильно натягнутих струн. Можливо, вся наша реальність - не що інше, як соло, що затягнулося, якого-небудь космічного Джимі Гендрікса. Струни, безперечно, таять у собі набагато більше, ніж доходить до наших вух.