小提琴是木制樂器,對木材的選擇有著非常高的要求。小提琴面板使用的是傳聲速度最快的云杉,背板一般會選擇楓木,也有使用金絲楠木等其他木材制作背板。新采伐的木材里含有水分、分子水和樹脂等不穩定的物質,在制作提琴前,需對木材進行自然風干,讓木材充分干燥,讓樹脂等物質“老化“,趨于穩定。
在本篇推文中,我們會使用到“振動阻尼”和“吸水系數”這兩個概念來跟大家分享和探討提琴和琴弓干燥的話題。
為什么小提琴的木材需要自然風干呢?而且,風干的時間越久越好?
早在1996年,英國倫敦南岸大學(London South Bank University)工程及設計學院的研究人員通過實驗指出,木材的硬度與木材所含水分以及水分子的分布有關,即木材的干燥度會改變木材的軟硬度,木材越干燥,木材越硬,木材的濕度變大,木材也會相應變軟。
研究人員用“振動阻尼”這個概念來描述木材的振動容易程度,振動阻尼越高,越不容易振動,振動阻尼越低,越容易振動。實驗證明,木材越干燥,木材越硬,振動阻尼越低。研究人員因此得出一個實驗結論:在保持其他條件不變的前提下,木材越干燥,振動阻尼越低,木材就越容易振動。
存放小提琴木材的庫房
我們也曾經做過這樣的試驗:選取6塊已經做制作完成的云杉面板,在北京工作室自然風干的條件下放置5年,這期間均不做任何的改動,我們利用頻率發生器,分別測試并記錄了這些面板在5年前和5年后,引起面板共振所需的頻率。我們發現,這6塊試驗面板在放置5年后,均可以在比5年前更低的頻率下即可產生共振,而且木質更硬,敲擊音更高。試驗的結果與上述英國的研究結論吻合。
因此,我們可以這么理解,對于同一塊木材,在其他條件不變的情況下,木材越干燥,振動阻尼越小,音板更容易震動。
為什么老琴都比較干?
一是時間長,二是被演奏得更多。
由于提琴被制作完成后,在放置或者使用時木材還會繼續風干變化,因此,理論上,時間越長,木材的干燥度就會越高。原理跟提琴木材的自然風干類似。
另外,英國倫敦南岸大學工程及設計學院的研究團隊還發現,木材的吸水系數會隨著木材振動而降低。再干燥的木材,也會吸收環境中的水分,直至達到一定的飽和狀態后才不再吸收水分。研究人員用“吸水系數”來描述木材吸收環境中水分的能力。研究人員將一支云杉木棒放入相對濕度為80%的實驗環境中,當實驗環境的相對濕度提高至90%時,云杉木棒的濕度也隨之變大。隨后,在保持實驗環境相對濕度90%的條件下,通過頻率發生器讓云杉木棒發生共振,持續振動48小時以后,云杉木棒的濕度降低了5%。由此,研究人員認為,木材振動的時間越長,其吸水系數越低,吸收環境中水分的能力越弱。而且,研究人員也發現,隨著云杉木棒振動的持續,吸收環境水分飽和狀態的臨界點變得更低,也就是說,木材吸收更少的水分即可達到飽和狀態。
由此,研究人員得出一個結論:同一塊木材,在保持其他條件不變的情況下,振動的時間越長,吸水系數越低,吸收環境中水分的能力越弱,木材會越干。
借助科學研究以及實驗結果,我們可以看到,在其他條件不變的情況下,提琴木材越干燥,振動阻尼越低,更容易振動,可以獲得更健康的振動狀態;同時,被演奏得越多的小提琴,其吸水系數越低,吸收環境水分的能力就越弱,也就是說,同一支小提琴,在其他條件不變的情況下,在相同的濕度環境里,被演奏時間越長,其干燥度就越高。
因此,要讓小提琴夠干,除了制作時選用充分風干的木材,也需要被不斷地演奏。
我們曾經記錄對比了同一支小提琴1年前后的聲音變化,可點擊以下鏈接了解。
提琴如此,琴弓亦如此。所以,你的琴和你的弓,夠干了嗎?
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