5) Теория звучания струнных инструментов

Традиционно задача колебаний и динамических нагружений натянутой гибкой музыкальной струны сводилась к анализу только лишь поперечных колебаний. Считалось, что основным источником звука, который может восприниматься ухом человека, служат именно колебания частиц струны поперек первоначального направления. А продольные колебания (вдоль первоначального направления), их вклад в динамику движения самой струны и присоединенной к струне деки (корпуса), которая собственно и является генератором звука любого музыкального инструмента, не учитывались. Продольные колебания рассматривались как колебания, которые не оказывают влияния на процесс формирования звука. Возможно, это связано с малостью «невидимых глазу» продольных перемещений струн по сравнению с поперечными. Более того, основной тон собственных продольных колебаний лежит намного выше основного тона поперечных колебаний — так, для струнных музыкальных инструментов он находится вообще в верхней части акустического спектра, который воспринимается человеком. Лорд Рэлей рассматривал это обстоятельство как отрицательное, негативно сказывающееся на качестве звучания инструмента. Продольные колебания в данной постановке во внимание не принимались. Также здесь не учитывается процесс воздействия возбудителя колебаний на струну, считается, что это воздействие снимается мгновенно. Но в таком случае, например, не очень понятно, чем отличается хороший исполнитель от плохого, как особенности звукоизвлечения отражаются на звучании музыкального инструмента. При теоретическом анализе игры на смычковом инструменте используется схема, предложенная А. В. Римским-Корсаковым, — чередования повторяющихся захватов и срывов за счет трения между смычком и струной. Крутильные составляющие играют роль вынуждающей силы для продольных. Возникновение крутильных движений приводит к появлению продольных. Продольные колебания происходят на собственных частотах, а также на частотах поперечных и крутильных колебаний. Крутильные колебания воздействуют на подставку и приводят к ее вращательному движению. Продольные колебания (наряду с поперечными) раскачивают деку и тем самым вносят свой вклад в акустическое звучание струнных музыкальных инструментов. Традиционно звучание струн инструментов анализируется в фазе свободных колебаний, когда воздействие исполнителя закончилось. В практических задачах взаимодействие возбудителя колебаний (медиатора, молоточка фортепиано, смычка) со струной не рассматривается. Но ведь именно фаза воздействия на струну (приемы извлечения звука) отличает хорошего исполнителя от плохого! В классическом решении задачи о колебании струны щипкового инструмента не учитывается динамический процесс взаимодействия медиатора со струной, и, как следствие, не принимаются во внимание колебания, возникающие в период возбуждения струны. Такая постановка задачи означает, что воздействие исполнителя на струну происходит мгновенно. На самом деле процесс взаимодействия струны и возбудителя колебаний происходит в течение определенного конечного времени (по экспериментальным оценкам от 0,01 до 0,05 с), воспринимается декой и отражается на звучании музыкального инструмента.