Language
Country/Area
No result found
т смычка к инструменту: как движение палки-скольжения создает магию музыки
В нашей повседневной жизни мы, возможно, знакомы с явлением «прерывистого скольжения». Это явление особенно заметно при движении, возникающем при скольжении между объектами при их соприкосновении, которое обычно не является плавным, а состоит из кратковременных ускорений (скольжения) и задержек (прилипания). Это движение тесно связано с трением, часто вызывает шум и механический износ и поэтому нежелательно во многих механических устройствах. Однако в некоторых особых ситуациях, например, при игре на смычке, движение прилипания-скольжения играет решающую роль.
Явление прилипания-скольжения создает музыку благодаря мгновенному ускорению и застою во взаимодействии смычка и струны, что делает музыкальное выражение богатым и разнообразным.
Чтобы глубже понять движение скачками и скольжения, нам сначала нужно изучить концепцию трения. Когда тетивы соприкасаются друг с другом, трение между ними претерпевает относительно резкие изменения. Вначале трение между соприкасающимися поверхностями постепенно увеличивается, пока не достигнет критического значения. Эта величина определяется коэффициентом трения покоя и приложенной нагрузкой. Когда приложенная сила превышает статическое трение, начинается скольжение, и коэффициент трения падает до более низкого значения — коэффициента кинетического трения, процесс, который позволяет струне издавать звук.
«Когда приложенная сила превысит статическое трение, начнется скольжение, и коэффициент трения упадет до более низкого значения — коэффициента кинетического трения».
Во время этого процесса тетивы часто ненадолго «застревают» из-за трения друг о друга, а затем снова начинают скользить. Эту закономерность можно наблюдать во многих ситуациях, не только в музыкальных инструментах, но и в различных повседневных механических движениях, таких как уклонение от дисков и подшипников аудиооборудования, которые часто имеют липкие условия, что может привести к нестабильным движениям. В прямоугольных структурах крошечные неровности на поверхности также могут вызывать явление прилипания-скольжения. Это происходит потому, что когда две поверхности соприкасаются, локальное увеличение трения приводит к тому, что объект «застревает» в определенные моменты.
Более подробный микроскопический анализ показал, что такое прерывистое скольжение можно наблюдать даже на атомном уровне, когда между металлическими поверхностями происходит трение. При этом нельзя игнорировать влияние микроструктуры поверхности материала (шероховатости поверхности и динамической реакции при скольжении) на характеристики движения. Наряду с действием динамических сил изменение трения делает движение объекта неустойчивым.
Частота прерывистого скольжения зависит от силы, приложенной к скользящей нагрузке, причем более высокие силы соответствуют более высоким частотам скольжения.
Итак, насколько распространено прерывистое движение? На самом деле это явление встречается повсеместно: оно встречается в электродвигателях, тормозных системах транспортных средств и даже в биомеханическом поведении суставов. С точки зрения создания музыки уникальный тембр смычковых струнных инструментов (например, скрипки) обусловлен тем, что явление прилипания-скольжения легко влияет на взаимодействие исполнителя с инструментом. Используя различные техники игры смычком, музыкант может регулировать частоту и интенсивность движения палки-скольжения, тем самым изменяя тембр, громкость и музыкальную выразительность.
Поскольку широкое распространение феномена прерывистого скольжения и его важность во многих областях постоянно открываются, это явление не только ценно для академических исследований, но и имеет место в человеческой культуре и художественном творчестве. Для инструменталистов освоение тонких вариаций движения «стик-слип» часто является ключом к исполнению на высоком уровне музыкальной техники. В то же время это также позволяет научному и технологическому сообществу продолжать двигаться вперед в разработке более эффективных и чувствительных механических устройств.
Поняв, как прерывистое движение влияет на создание музыки и машиностроение, мы не можем не задаться вопросом: как люди могут использовать это физическое явление для исследования глубины и красоты музыки?
