3.33. Натяжение гитарных струн и растяжение резиновой ленты

Почему, если трогать гитарную струну в определенной точке и одновременно ее натягивать, частота звука увеличивается? Почему, если растягивать резиновую ленту между большим и указательным пальцами и одновременно трогать ее, частота издаваемого при этом звука остается той же самой или даже чуть понижается? Почему гитаристы перед выходом на сцену некоторое время разыгрываются за кулисами?

ОТВЕТ • Когда вы трогаете гитарную струну, вы слышите звуки, так как некоторые волны, распространяющиеся вдоль струны, усиливают друг друга, то есть наступает резонанс. Большинство волн, возбуждаемых в струне, не усиливают друг друга. Усиление означает, что движение струны в воздухе становится заметным, и это вызывает изменения давления воздуха и, соответственно, звуковые волны.

Частота одной из волн, на которой устанавливается резонанс, называется основной частотой, и ей соответствует звук с наименьшей частотой среди всех волн, возбуждаемых в струне. Значение этой частоты зависит от длины струны и скорости, с которой волны бегут по струне, а скорость, в свою очередь, зависит от натяжения струны, диаметра и плотности материала струны. Так что частоту, на которой струна издает звук, определяют ее длина, натяжение, диаметр и плотность материала.

Если натягивать гитарную струну, увеличивается ее натяжение, а остальные параметры существенно не меняются. В результате волна бежит быстрее, и испускаемый звук приобретает большую частоту. А если растягивать резиновую ленту, натяжение тоже увеличивается, но, кроме того, она заметно удлиняется и сужается, а плотность материала не изменяется. В результате скорость волны существенно не меняется, а следовательно, и частота ее колебаний, и частота издаваемого звука остаются почти постоянными.

При игре на гитаре струны колеблются, нагреваются и расширяются, их натяжение падает, падает и частота звука, издаваемого струнами. Исполнитель не хочет, чтобы это случилось на сцене, потому что тогда струны придется перенастраивать на нужный лад. Поэтому гитарист разыгрывается за кулисами до тех пор, пока струны не нагреются, и перед самым выходом подтягивает их еще раз, чтобы настроить гитару как надо.