Варган и акустическое короткое замыкание.

[Velen 48]

Решил добавить немного физики. Хотя сам я ни капли не физик.

 

Любая колеблющаяся пластина приводит в движение воздух по обе стороны от своей плоскости. При этом, когда с одной стороны происходит уплотнение воздуха, с другой – наоборот, разрежение. Иначе говоря, при одинаковой частоте и амплитуде порождаемые колебаниями пластины две звуковые волны оказываются противоположными по фазе.

Волны в воздухе имеют тенденцию к сферическому распространению. Если между ними имеется граница, то распространение обеих волн в пространстве происходит независимо друг от друга. Когда граница исчезает, волны накладываются друг на друга.

Противоположность фаз приводит их к взаимной нейтрализации. Говоря образно, при столкновении области повышенного давления с областью пониженного давления происходит выравнивание давлений. И дальнейшее продвижение этих областей прекращается ввиду их исчезновения. Звук пропадает.

Такое явление носит название акустического короткого замыкания. Оно хорошо известно тем, кто занимается акустическим оформлением динамиков, и характерно для волн, длина которых превышает длину разделяющей границы.

В том, что короткое акустическое замыкания имеет место быть и при звукообразовании у варганов, легко убедиться, проведя небольшой эксперимент.

 

1.Закрепив варган в тисках, приводим в движение его язычок. Звук едва слышен.

2.Снова заставляем язычок колебаться и быстро приставляем свои ладони в боковым краям «дек». В этот момент хорошо слышно, как меняется громкость звучания инструмента.

 

 

зы. Снимал видео на старенький фотоаппарат (под рукой ничего другого тогда не было), потом еще конвертировал запись из одного формата в другой... Так что качество записи не ахти, да и звук запаздывает, но вышесказанное она вполне демонстрирует.

[Velen 48]

Наткнулся на тему "Принципы работы варганов".

В свое время тоже столкнулся с вопросом, почему звучит варган. Искал ответы, где попало. И кое к чему пришел. Опираясь где на конкретную информацию, где на логику... но вопросов еще осталась масса. Да и неуверенность, все ли правильно представляю?

В общем, вот небольшие выжимки из моих изысканий - утрированно, не учитывая многие особенности, лишь общие моменты.

 

 

1. При колебаниях язычка варгана в воздушной среде происходит сжатие (уплотнение) воздуха перед язычком и разрежение – за ним. В результате этих воздействий образуются области повышенного и пониженного давления. Разность давлений по обе стороны язычка обусловливает возникновение так называемой силы сопротивления воздуха. Величина последней зависит от плотности воздуха, геометрических и физических характеристик движущегося тела.

, где F – сила сопротивления воздуха (также может обозначаться буквами X, R); Cx – коэффициент аэродинамического сопротивления (зависит от формы движущегося тела, его положения относительно направления движения и чисел подобия); ρ – плотность воздуха; S – площадь поперечной проекции движущегося тела; V – скорость движущегося тела.

 

Скорость движения язычка не одинакова на всем протяжении пути следования. Наибольшее значение за один период она достигает в момент прохождения точки равновесия, около которой, собственно, и происходят колебания язычка. Таким образом, наибольшее сопротивление воздуха, согласно приведенной формуле, колеблющийся язычок испытывает в точке равновесия. А значит здесь же происходят максимальные сжатия-разрежения воздуха, которые точно соответствуют пиковым значениям амплитуды звуковой волны.

(Естественно, что скорость движения язычка тем выше, чем больше начальное отклонение язычка от положения равновесия.)

Впрочем, из-за небольшой ширины язычка воздействие на окружающий воздух остается незначительным. Поэтому звук, порождаемый колебаниями отдельной узкой пластинки, оказывается едва различимым.

 

2. Во время движения язычка воздух, сталкивающийся с пластинкой, частично уплотняется, а частью раздвигается, обтекает пластинку и на некотором расстоянии вновь смыкается.

В момент прохождения язычка сквозь рамку обтекание его воздухом резко затрудняется (чем меньше зазоры между язычком и рамкой, тем сильнее). Разница давлений по обе стороны пластинки мгновенно увеличивается, а области сжатия и разрежения моментально распространяются на большие объемы воздуха (по логике – на ширину рамки).

Учитывая, что на момент прохода язычка сквозь рамку приходится пик его скорости, следовало бы ожидать и заметного увеличения громкости. Однако в действительности разница на слух оказывается не столь велика.

 

3. Причина тихого звучания варгана кроется в явлении акустического короткого резонанса, о котором я писал выше.

Кстати, становится понятна и необходимость плотного прижатия губ к «декам» варгана: таким образом предотвращается акустическое короткое замыкание, а звук (в совокупности с работой ротового резонатора) становится значительно громче.

 

Что касается принципов действия самого резонатора, разбирать их не буду, поскольку именно этот момент всегда хорошо изучался и освещался как в литературе, так и в Сети.