Зачем гитаре резонатор?

[Munin]

dimboz-3 в сообщении #1025697 писал(а):

Да.

Тогда забудьте о волновом сопротивлении - это слишком упрощённая абстракция.

У вас две резонирующие локализованные системы: струна и резонатор гитары. Плюс окружающий воздух: он не локализован, и в нём нет резонанса, но в него утекают волны и энергия. Эти системы можно представить себе так: струна соединена с резонатором, а резонатор - с окружающим воздухом. Резонаторы можно приближённо представить себе как изолированные, разложить по собственным колебаниям, и тем самым отвлечься от всех пространственных переменных. У нас есть только спектр (мод) колебаний струны, спектр колебаний в резонаторе, и окружающий воздух. Связывая системы между собой, мы вносим какие-то коэффициенты передачи между тем, другим и третьим, свои для каждой пары колебаний.

Когда гитарист ударяет (щиплет) струну, он закачивает энергию в систему. В её струнную часть. Если бы струна была изолирована, то так бы в ней энергия и сохранялась. Если бы струна была в воздухе, то рассеивала бы энергию, не меняя тембра. Но струна соединена с воздухом через посредство резонатора. От этого, сначала энергия перекачивается в него, при этом подчиняясь его модам колебаний, и коэффициентам передачи. А потом уже из резонатора рассеивается в воздухе (на этом этапе не меняя тембра).

У всех струн спектр одинаковый - его ещё Пифагор нашёл. А вот у всех резонаторов - разный, этим занимался уже Гильберт в 20 веке. У рояля резонатор - практически только коробка (нет, вру, и пластина на дне корпуса), а у гитары - надо учитывать и объём воздуха, и переднюю и заднюю деки, причём передняя подпружинена в нескольких местах, и её спектр отличается от спектра задней. У скрипки такая же струна, как у гитары, но резонатор другой, и спектр другой. У балалайки - третий (более звонкий, заметьте, из-за меньшей округлости формы).

[arseniiv]

(Ну и на скрипке не только pizzicato играют, и при постоянном внесении смычком возмущений доля высокочастотных колебаний, которые без этого быстро бы затухали, получается больше.)

[dimboz-3]

Провел вчера серию экспериментов.
Кратко опишу каждый.

1. Включаем громко мелодию на мобильном телефоне. Слушаем. Потом подносим телефон к розетке (не 220B, к круглому отверстию в корпусе гитары). Звук изменился?
Нет.


2. Включаем вибрацию на телефоне. Он мерзко вибрирует. Не громко, но рука чувствует. Прикладывает телефон к корпусу гитары (струны зажимаем рукой). Звучание телефона при вибрации изменилось? Да. Стал жужжать громче. Если вместо корпуса гитары использовать пластмассовый таз - эффект тот же. Звук отличается. Это к вопросу разницы между балалайкой и гитарой.

3. Если ударить по корпусу гитары, звук будет затухать несколько секунд. Видно даже, как вибрируют струны. Если же при ударе струны придерживать рукой, звук от гитары прекратится практически сразу же после удара. Какой вывод? Добротность у корпуса слабенькая. Прямо так скажем на порядок (если не порядки) ниже добротности струн. Может ли такой "резонатор" что-то там изменить? (См. эксперимент 1)

4. Зажимаем струну инструментом около головки грифа ( использовал инструмент напоминающий тиски, как называется не знаю, принцип зажима винтовой.) Звучит чуть хуже. Если зажать струну со стороны подставки - звук сразу падает. Спектр не замерял, времени пока не было, но в этом могут убедиться все желающие. Разница заметна. Какой я делаю вывод? Струна передает свою вибрацию корпусу не через воздух, а через подставку (если верить терминологии википедии).

Прошу прокомментировать результаты эксперимента в первую очередь amon -у, Munin-у. Ваши теории вызвали у меня массу вопросов. Хотел бы взглянуть на то, как вам удастся объяснить в рамке ваших теорий изложенные выше результаты.

Повторюсь, я по-прежнему полагаю, что корпус гитары играет роль диффузора в динамике. Остается провести эксперимент с гелием.

[Александрович]

dimboz-3 в сообщении #1026045 писал(а):

4. Зажимаем струну инструментом около головки грифа ( использовал инструмент напоминающий тиски, как называется не знаю, принцип зажима винтовой.)

Капода́стр.

[dimboz-3]

Александрович в сообщении #1026048 писал(а):

dimboz-3 в сообщении #1026045 писал(а):

4. Зажимаем струну инструментом около головки грифа ( использовал инструмент напоминающий тиски, как называется не знаю, принцип зажима винтовой.)

Капода́стр.

Струбцина.

[Александрович]

Зажим для струн похожий по виду на струбцину называется каподастр:
Каподастр для гитары с плоской накладкой грифа...

[amon]

dimboz-3 в сообщении #1026045 писал(а):

Прошу прокомментировать результаты эксперимента

Убеждений не поколебали, но уточнили характер связи струны с акустическим резонатором. Поскольку сам ни на чем не играю (слоны, уши и всякое такое), то момент с креплением струны упустил, и в голове держал оптический резонатор, в котором связь через излучение. Ваш эксперимент №1 показывает, что для музыкальных инструментов эта связь слабенькая.

dimboz-3 в сообщении #1026045 писал(а):

Добротность у корпуса слабенькая.

А сверхвысокая добротность и не нужна. Для лазеров оптимальная добротность - это когда мощность, уходящая из резонатора равна мощности внутрирезонаторных потерь (похоже на оптимальную нагрузку для генератора). Думаю, в акустике должно быть что-то похожее.

dimboz-3 в сообщении #1026045 писал(а):

роль диффузора в динамике.

Обратите внимание, что диффузор в динамике сделан из материала, хорошо поглощающего собственные колебания (например, из мягкой бумаги). Сделано это для того, что бы собственные частоты диффузора как резонатора не вносили изменений в передаваемое динамиком звучание. С этой же целью акустические колонки изнутри заполнены звукопоглощающим материалом. В музыкальных инструментах это не так, и корпус инструмента является "равноправным участником" создания звука.

[dimboz-3]

Александрович в сообщении #1026064 писал(а):

Зажим для струн похожий по виду на струбцину называется каподастр:
Каподастр для гитары с плоской накладкой грифа...

Я использовал струбцину.
http://kalibr-msk.ru/uploaded/big/1/141_big.jpeg

[Александрович]

dimboz-3 в сообщении #1026081 писал(а):

Я использовал струбцину.
http://kalibr-msk.ru/uploaded/big/1/141_big.jpeg

Тогда не удивительно что гитара расстроилась и получились такие результаты. Вы бы еще гриф гитары со струнами в слесарные тиски зажали.

[Munin]

dimboz-3 в сообщении #1026045 писал(а):

Прошу прокомментировать результаты эксперимента в первую очередь amon -у, Munin-у.

Насчёт добротности.

Видимо, практически при изобретении гитары подобрали так:
- струна - резонатор с высокой добротностью;
- гитарный резонатор - резонатор с низкой добротностью.
Роль струны - запасти энергию, и медленно отдавать её (и кроме того, дать точный главный тон).
Роль резонатора - потихоньку получая энергию от струны, преобразовывать её, создавая тембр, и быстро отдавать воздуху.

Я тут подумал, что если у резонатора добротность будет повышена, то его колебания в высших гармониках, не кратные по частоте основному тону (как это имеет место для струны), будут накладываться на неё в разных фазах, и создавать неприятный эффект биений. Так что колебания высших гармоник в резонаторе должны рассеяться очень быстро, порядка одного-нескольких колебаний основного тона.

[levtsn]

Дека - согласующее устройство, диффузор, повышающее излучение в воздух. Плюс резонатор Гельмгольца* подымающий отдачу на низких частотах.

[arseniiv]

dimboz-3 в сообщении #1026045 писал(а):

Какой я делаю вывод? Струна передает свою вибрацию корпусу не через воздух, а через подставку (если верить терминологии википедии).

Логично. Корпусу — через места контакта струн с корпусом. Полости — через воздух (и корпус).

[Munin]

Струна - через подставку - деке. Дека - всей своей поверхностью - возуху в резонаторе. А уж из резонатора волны выходят через дырку.

[Prikol]

Корпус гитары лишь с очень большой натяжкой можно называть резонатором. У него есть конечно некоторый резонанс в области звучания открытых первой и второй струн - ми первой октавы и си малой, частоты около 330 и 247 гц. Но этот резонанс очень широкий и размытый. Чтобы этот резонанс "размыть", корпус делают не в виде коробки или цилиндра, имеющих более четкие и многочисленные резонансы (по Гельмгольцу), а придают ему плавно меняющуюся кривизну, чтобы уйти от четко выраженных резонансов.

Поток энергии - струна, нижний порожек, подставка, корпус и т.д.

У струны без корпуса отдача в воздух очень слабая, особенно на низких частотах из за ее малой излучающей поверхности. Корпус имеет гораздо большую поверхность и более эффективно отдает энергию в воздух.

Чтобы понять физику явлений, можно зацепиться за более понятные системы - грамофон и акустическая колонка. Игла грамофона (аналог струны) очень нехило колеблется в борозде, но не звучит. Раструб отбирает энергию от иглы и за счет большой поверхности хорошо передает энергию в воздух. Современные акустические колонки (аналог корпуса гитары) имеют один широкий размытый резонанс в области примерно 20-50-100 гц. Этот резонанс используется для увеличения отдачи колонки на низких частотах, где динамики имеют завал. Дырка в корпусе гитары (розетка) имеет некоторую отдаленную аналогию с фазоинвертором современных акустических колонок.

Дешевые гитары иногда действительно "резонируют" на некоторых частотах, что приводит в ужос слушателей. У хороших гитар все посторонние резонансы (которые Гельмгольц) предельно ослаблены, кроме одного, низкочастотного, дающего плавный (по частоте) подъем звукоотдачи (точнее некоторую компенсацию ее спада) дли всех нот низких частот.

[arseniiv]

Munin в сообщении #1026223 писал(а):

А уж из резонатора волны выходят через дырку.

А сама дека излучает поменьше?