الفيزياء

نشاط عملي يوّضح طريقة صنع آلة وترية

2011 تجارب علمية الصوت والسمع

كريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

آلة وترية طريقة صنع آلة وترية الفيزياء

الأهداف

1- صنع آلة وترية بسيطة.

2– استكشاف كيفية تغير درجة الصوت عندما تقوم بتغيير طول الوتر ودرجة شده.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– علبة كبيرة فارغة

– خطاف

– صلصال اللعب

– مسطرة

– شريط مطاطي

– قارورة بلاستيكية

– مجموعة من الأثقال، مثل عدد من العزقات المعدنية أو النقود المعدنية المتماثلة

 

خطوات العمل:

1- اغرس الخطّاف في العلبة أو ثبته بواسطة المطرقة على مسافة 1 – 2 بوصة (2.5 – 5 سم) باتجاه أحد جانبيها.

2– استخدم صلصال اللعب بتثبيت المسطرة على الطرف المقابل من العلبة بحيث تصبح ثابتة على امتداد طرفي العلبة.

3– قص قطعة من الشريط المطاطي واربط أحد طرفيه حول المسمار. اربط الطرف الآخر من الشريط المطاطي بالقارورة البلاستيكية الصغيرة. أسقط كمية قليلة من الأوزان في القارورة وعلقها من المسطرة. ضع العلبة عند طرف الطاولة لتسهيل العمل.

4- انقر بإصبعك على وتر الآلة (شريط المطاط) التي قمت بصنعها واستمع إلى النغمة الصوتية التي تصدرها.

5- حاول الآن أن تريد من أوزان التثقيل ولاحظ الفرق في النغمة الصادرة. جرب هذه الخطوة عدة مرات باستخدام أوزان مختلفة. وحاول إضافة الكمية نفسها من الأوزان في كل مرة. ماذا تلاحظ حول تغيّر النغمة؟

 

هناك ثلاث تجارب متابعة يمكنك القيام بها:

المتابعة (1)

ادخل خُطافاً آخر في العلبة بحيث يكون أقرب إلى المسطرة (ربما نصف المسافة بينهما) ثم كرر التجربة مع المطاطة والأوزان نفسها. لاحظ التغيير الذي سيطرأ على درجة الصوت.

 

المتابعة (2)

بدلا من استخدام الشريط المطاطي، حاول أن تستعمل مواد مطاطية مختلفة، مثل طوق أو حلقة مطاطية أو وتر بيانو أو وتر جيتار أو كمان قديم مهمل.

وقبل أن تبدأ التجربة، اكتشف فيما لو كانت المادة المستخدمة أكثر أم أقل مرونة من المطاط المرن.

(يمكنك التأكد من ذلك من خلال فحص مدى تمدد المادة المطاطية عندما تعلق الأوزان بها). ما مدى تأثير ذلك على النغمات الصوتية التي تصدرها آلتك؟

 

المتابعة (3)

اربط شريطاً مطاطياً بالمسمارين المختلفين لكي تصنع آلة بوترين مختلفي الطول.

علق وزنا صغيراً من الشريط المطاطي الأقل طولاً. هل تستطيع الآن أن تصدر النغمة ذاتها تقريبا من الشريط المطاطي الأطول؟ ما عدد الأوزان التي يترتب عليك إضافتها كي تقوم بذلك؟

 

تحليل النشاط:

تتوقف درجة أو تردد الصوت الناتج عن الأوتار على طول الوتر المستخدم وعلى مقدار الشد (أي قوة الشد المطبقة على الوتر) والمادة التي صُنع منها الوتر.

وإن أياً من هذه العوامل المختلفة يؤثر في طريقه تشكيل الموجة الموقوفة في الوتر، وبالتالي يؤثر في درجة الصوت الصادرة.

لابدّ أنك اكتشفت أنك عندما قمت بتقصير الوتر ارتفعت درجة النغمة الصوتية. وبوجه عام، تصدر الأوتار الطويلة نغمات لها درجة أقل من الأوتار القصيرة، لكن هذا ليس صحيحاً دائماً، فعندما وضعت وترين بطولين مختلفين جنباً إلى جنب.

 

لا بدّ أنك اكتشفت أنه بإمكانك إصدار النغمة نفسها من أي من الوترين بإضافة مزيد من الأوزان إلى الوتر الطويل كي تزيد من قوة شده، فكلما زاد الشد على الوتر أصبحت درجة الصوت المتكونة أكثر ارتفاعاً.

وربما اكتشفت أيضاً أنك تحتاج إلى زيادة مقدار الشد على الوتر الأطول لإصدار درجة نغمة الصوت ذاتها الناتجة عن الوتر الأقل طولاً.

ويقوم الموسيقيون بشدّ أو إرخاء أوتار آلاتهم الموسيقية بواسطة المفاتيح الموجودة على رقبة لوح المفاتيح لتغيير درجة النغمات الموسيقية.

 

وهناك طريقة أخرى لتغيير درجة الصوت تتمثل في تبديل المادة التي صُنعت منها الأوتار، فالمواد السميكة بوجه عام تصدر نغمات منخفضة مقارنة بالمواد الرفيعة.

ولا بدّ أنك لاحظت أن الطوق المطاطي السميك يصدر نغمات أخفض مما تصدره الأطواق المطاطية الأقل سماكة.

تحتوي آلة الكمان، مثلاً على أربعة أوتار متجاورة. يصدر الوتران اليساريان المسميان G وD النغمات الموسيقية المنخفضة.

 

وهذان الوتران سميكان ومصنوعان من المعدن، أما الوتران اليمينيان، المسميان A وE، فيصدران النغمات الموسيقية المرتفعة، ويتميزان بشكلهما الرفيع جداً ويُصنّعان من أمعاء الحيوانات.

يمكن تشكيل الاهتزازات – وبالتالي الأصوات – في الأوتار من خلال النقر عليها، كما في القيثارة والجيتار وأحياناً آلة "التشيلو" (الفيولونسيل) أو بضرب تلك الأوتار، كما في العزف على البيانو، أو الجرّ بالقوس بالنسبة للكمان و "الفيولونسيل".

 

ما العمل لو أنني لم أتمكن من الحصول على صوت جيد من الشريط المطاطي؟

قد تجد أن الشريط المطاطي السميك لا يصدر صوتاً اهتزازياً واضحاً كما هو الحال في أوتار الجيتار.

وإذا تعذر عليك إيجاد مطاط رفيع مناسب يمكنك استعمال طوق مطاطي بدلاً من ذلك.

وحاول أن تبتعد قليلاً عندما تنقر على المطاطة خشية من أن تنقطع أو استخدم وسيلة تحمي بها عينيك. كما يمكنك استخدام خيط سميك أو مجدول.

 

ضبط أوتار الآلات الموسيقية

غالباً ما تحتاج أوتار الآلات الموسيقية إلى إعادة ضبطها حيث ترتخي أوتارها المشدودة مع مرور الزمن بسبب الاهتزازات التي تحدث أثناء العزف عليها.

ويمكن أن يؤدي تغيير شد الأوتار إلى اختلافات أساسية في درجة النغمات، ما يجعل الآلة في وضع غير متناغم. وتشمل عملية الضبط شد الأوتار بشكل يكفي لإصدار النغمات الصحيحة.

 

إن النغمات الصادرة عن آلات النفخ الأنبوبية تعتمد على طول جسم الآلة الشبيه بالأنبوب، والذي لا يتعرض للتغيير على الإطلاق، لذلك لا تحتاج هذه الآلات إلى ضبط كما هو الحال في الآلات الوترية.

إن البيانو من الآلات الوترية التي تعمل عندما تضرب أوتارها مطارق صغيرة مربوطة بالمفاتيح. وأن ضبط أوتار البيانو عمل يحتاج إلى مهارة خاصة تتطلب دقة في الإصغاء إلى ضربات الصوت.

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق