Как работает гитара?

Вот четыре различных возможных способа:

  1. Натянутая струна колеблется в продольном направлении, сотрясая воздух вокруг себя. Затем этот вибрирующий воздух заставляет вибрировать воздух внутри звуковой коробки, который также вызывает вибрацию наружного воздуха.

  2. Натянутая струна колеблется в продольном направлении, сотрясая воздух вокруг себя. Затем этот вибрирующий воздух заставляет вибрировать переднюю стенку резонатора, что вызывает вибрацию наружного воздуха.

  3. Натянутая струна имеет разное натяжение; когда он длиннее, у него больше напряжения, а когда он находится в середине своего цикла, он меньше. Это изменяющееся натяжение заставляет гитару вибрировать из-за эффекта бриджа и/или верхнего порожка. Вибрирующие стенки гитары, особенно передняя стенка резонатора, вызывают вибрацию наружного воздуха.

  4. Защипнутая струна имеет поперечную вибрацию, и боковое движение бриджа или верхнего порожка каким-то образом заставляет корпус гитары вибрировать.

1 не имеет смысла для меня, но, насколько я знаю, это может быть правдой. Если это правда, натянутая струна, не имеющая связи со звуковой коробкой, заставила бы звуковую коробку издавать громкий шум, если бы вибрирующая струна находилась близко к звуковой коробке.

2 поможет объяснить, почему производители гитар часто используют дорогую древесину для передней части и дешевую древесину для обеих сторон и задней части, потому что передняя часть особенно важна для правильной вибрации.

И № 1, и № 2 имеют тот недостаток, что струна не очень хорошо вибрирует в воздухе, поэтому вам нужна дека, и все же мы зависим от воздушной вибрации струны, чтобы заставить деку двигаться.

3 и 4 также объясняют дорогую древесину спереди. В гитарах марки Ovation боковые и нижняя дека изготовлены из прочного пластика с очень небольшой разницей в тоне.

Акустокастер Godin, по-видимому, может работать как акустическая гитара вообще без звукового отверстия. Если да, то я сомневаюсь, что воздух, вибрирующий внутри корпуса гитары, критичен.

Я засунул внутрь гитары свитер и не заметил никакой разницы в звуке, за исключением случаев, когда струна действительно касалась струны.

Я попытался надеть кусок жесткого тонкого картона на звуковое отверстие, играя ноту, и не заметил никакой разницы в звуке.

Сначала я подумал, что есть разница между эффектом, вызванным поперечным движением струны, и эффектом, вызванным разницей продольного натяжения на подставке. Но теперь я не уверен, что понимаю разницу в гитаре. Я могу сказать, что это звучало примерно одинаково, когда я брал ее вверх, а не сбоку, но я не мог делать это очень громко, не задевая лады.

Я действительно склонен думать, что эффект на звуковую коробку ирландской арфы продольный. Но я могу ошибаться. Я не вижу, как это проверить.

введите описание изображения здесь

Ответ Safesphere превосходен и объясняет многие вещи, которые я хотел знать.

Мой оставшийся вопрос носит академический характер и, возможно, не стоит отвечать, но мне все еще любопытно. Я подойду к этому как к мысленному эксперименту.

Представьте, что у вас есть гитарный провод, концы которого воткнуты в две натянутые бетонные стены. В этих стенах вообще ничего не поддается. Вы зажимаете небольшой рыболовный груз на проволоке посередине. Если вы дергаете проволоку, вы явно вызываете боковое движение. Струна будет вибрировать в поперечном направлении из-за зависимости массы рыболовного груза от натяжения проволоки. Струна — это пружина, и ее колебания зависят от соотношения массы и растяжения.

Теперь представьте, что вы берете тот же гитарный провод и вместо этого подключаете один конец к динамометру. Если вибрация достаточно медленная, я ожидаю, что вы увидите, как нагрузка меняется по синусоиде, когда вы дергаете струну. И я ожидаю, что это будет в основном из-за изменения продольной силы от натянутой струны, а не из-за углового изменения от поперечной вибрации струны.

Точно так же, если вы подсоедините резонансную деку к одному концу струны, а не к сплошной бетонной стене, я ожидаю, что эффект на резонансную деку, скорее всего, будет вызван изменением натяжения, а не поперечным движением струны.

Но это придирчивый момент, вероятно, не стоит много споров.

Ответы (1)

Колебания струн в основном поперечные (стоячая волна). Движение струны заставляет натяжение колебаться, таким образом прикладывая переменную силу к верхней деке гитары через бридж и седло. Струна очень мало воздействует на воздух (что видно на электрогитаре без усиления). Это связано с тем, что акустическое волновое сопротивление воздуха не соответствует импедансу струны, поэтому передача энергии неэффективна. Верх гитары действует как трансформатор, согласующий импедансы. Натяжение струны перемещает верх, а верх перемещает воздух.

Однако вершина представляет собой диполь, а это означает, что он перемещает воздух выше и ниже себя в противофазе. Волна, генерируемая ниже вершины, должна иметь обратную фазу и направление, чтобы добавить к волне, генерируемой выше. Корпус гитары действует как фазоинвертор, а звуковое отверстие действует как порт на портированном динамике. Основная функция деки и боковин гитары — не вибрировать, а просто отражать звук. По этой причине лучше всего подходят твердые породы дерева, такие как палисандр, а также ламинированное дерево или пластик. Это отличается от верхней деки гитары, функция которой заключается в вибрации, поэтому качество древесины здесь имеет решающее значение (обычно, но не исключительно, ель или кедр).

Обратная волна перевернутая внутри корпуса гитары и выходящая из резонаторного отверстия не 100% конечно из-за различных потерь. Даже если бы она была той же амплитуды, что и фронтальная волна, она увеличила бы громкость только на 6 дБ. В реальности он меньше и поэтому не критично слышен. Вот почему вы не услышите большого изменения громкости, когда закроете звуковое отверстие или наденете свитер на гитару. Обратите внимание, что динамики также существуют без порта, и большинство динамиков имеют внутреннюю часть из стекловолокна, очень похожую на свитер на гитаре.

Таким образом, из ваших вариантов комбинация 4 и, следовательно, 3 является правильной, за исключением того, что воздух перемещается в основном верхом, а не непосредственно струнами.

отличный ответ @safesphere, эта тема меня очень интересует, ведь я последние 48 лет играю на гитаре и басу.
@nielsnielsen Спасибо, сэр! Также обратите внимание, что, несмотря на распространенное заблуждение, корпус гитары не является резонатором. На самом деле цель состоит в том, чтобы все ноты играли одинаково, без каких-либо выделяющихся резонансов. Основная задача конструкции — настроить корпус как наиболее эффективный фазоинвертор на низкие частоты (точно так же, как в портовой колонке). Существуют гитары с более чем одним звуковым отверстием сверху и даже сбоку возле грифа (например, вот эта: hillguitar.com).
да, все дело в согласовании импеданса ... и я пытаюсь разработать конструкцию баса, в которой в качестве резонирующей поверхности используется 15-дюймовый диффузор динамика с фазоинвертором в корпусе и корпусом того же размера, что и рефлектор. корпус, для которого был разработан динамик. см. мою веб-страницу www.nielsenkillowatt для фотографий некоторых из моих проектов. с наилучшими пожеланиями, Нильс
За прошедшие годы было предпринято несколько попыток построить «акустические басы», в которых соединение струны с излучателем осуществляется так, как вы описываете. Они излучают очень плохо, но мой второй басовый динамик/резонатор (который я встроил в чемодан) излучает лучше, чем любой акустический бас на рынке. у него струны привязаны к конусу, поэтому конус вынужден двигаться вместе со струной, но не требуется никаких растягивающих нагрузок или статической предварительной нагрузки (как в резонаторах добро, в которых по этой причине должны использоваться алюминиевые конусы).
Хмммм... позвольте мне пожевать это на ночь!
Спасибо! Ваш ответ показывает много практических вещей, которые я хотел знать. Есть одна теоретическая вещь, которая мне не совсем ясна, но это академический вопрос, который на самом деле не важен.
@JThomas Под «теоретической вещью» вы должны иметь в виду импеданс акустической волны ( en.wikipedia.org/wiki/Acoustic_impedance ). Это просто относится к свойствам среды, в которой колеблется волна. Струны изготавливаются из стали или нейлона. При сильном натяжении они двигаются с большой силой, но имеют небольшую площадь поверхности, поэтому не вовлекают в движение много воздуха. Нам нужно преобразовать силу в большую площадь, чтобы соответствовать импедансу воздуха. Верхняя дека гитары действует как такой преобразователь, который приводится в движение силой струны и, в свою очередь, своей большой поверхностью перемещает много воздуха.