مدرسة الروك: فيزياء الأمواج على أوتار الجيتار

يحتوي مثال الشريط المطاطي بالفعل على عقدتين، وهما في طرفي الشريط المطاطي حيث تمسك به أصابعك. لدينا فقط نصف الطول الموجي في الموجة المستقرة، ولكن هناك بالفعل علاقة بين طول الشريط المطاطي وحجم الطول الموجي.

اوتار الجيتار

لقد حان الوقت لتجميع كل هذه الأفكار معًا وإلقاء نظرة على أوتار الجيتار. بمجرد أن تضغط على هذا الوتر، فإنه سيخلق موجة واقفة مع عقدة عكسية في المنتصف وعقدتين في الأطراف. وهذا ما يسمى بالموجة التوافقية الأولى.

من الممكن أيضًا إنتاج موجة توافقية ثانية (مع عقدة في المنتصف) وحتى توافقيات أعلى. ومع ذلك، بسبب قوى السحب على الوتر، فإن هذه الترددات الأعلى تختفي بسرعة إلى حد ما بحيث يتبقى لديك موجة واقفة يبلغ طولها الموجي ضعف طول الوتر.

لكنك لا تعزف على أوتار الجيتار لترى موجة واقفة. لا، أنت تعزف على الجيتار لأنك تريد إصدار صوت، وربما حتى بعض الموسيقى. ما نهتم به حقًا هو تردد وتر الجيتار المتذبذب. دعونا نستخدم بعض القيم الواقعية. إذا كنت تستخدم السلسلة ذات التردد الأعلى، فيمكن أن تتأرجح عند 330 هرتز. فيما يتعلق بالنوتات الموسيقية، هذا حرف E. لنفترض أيضًا أن طول الوتر هو 76.5 سم (30 بوصة). ومن طول الوتر هذا يمكننا الحصول على طول موجي يساوي 1.53 مترًا. الآن باستخدام الخامس = LF، نجد سرعة الموجة 504.9 مترًا في الثانية.

ماذا لو كنت أرغب في تشغيل نغمة G أو 391 هرتز على نفس السلسلة؟ يمكنني القيام بذلك باستخدام إصبعي لدفع الخيط لأسفل على لوحة الفريتس. يؤدي هذا إلى تغيير طول السلسلة بشكل فعال وتغيير الطول الموجي. يمكننا إجراء العمليات الحسابية ونجد أنه مع طول فعال يبلغ 64.6 سنتيمترًا (25.4 بوصة)، سينخفض ​​الطول الموجي بدرجة كافية لزيادة التردد إلى 391 هرتز. إذا كنت تريد نغمة ذات تردد أعلى، فما عليك سوى جعل السلسلة أقصر.

كيف يمكنك تأليف نغمة جيتار أقل من 330 هرتز؟ لا يمكنك فعل ذلك بنفس السلسلة. ولكن يمكنك الحصول على وتر آخر له نفس الطول ولكن بكثافة خطية أعلى، أو كتلة لكل وحدة طول – ولهذا السبب تختلف سماكة الأوتار الموجودة على الجيتار. تذكر أنه يمكننا تغيير سرعة الموجات على الوتر عن طريق تغيير خصائص الوتر. مع الكثافة الأعلى تحصل على سرعة موجة أقل، مما يعني ترددًا أقل. والباقي هو مجرد الموسيقى.

ماذا لو كان صوت الجيتار الخاص بك لا يبدو جيدًا، مثل تشغيل نغمة E على تردد 325 هرتز بدلاً من 330 هرتز؟ يمكنك حل هذه المشكلة عن طريق ضبط جيتارك. يوجد في نهاية كل وتر جيتار ربط ضبط. إذا قمت بتدوير هذا، فسوف تقوم إما بزيادة أو تقليل توتر الخيط. زيادة التوتر ستؤدي أيضًا إلى زيادة سرعة الموجة على هذا الوتر، مما يزيد من التردد. الآن أنت لا تعزف على الجيتار فحسب، بل أنت بطل الجيتار. انتظر، هذه لعبة فيديو. لا تهتم.