为什么弦乐器需要空心体？

解答动态

• 

  是的，房间里有很多空气，但大部分空气与振动弦没有直接接触。为了让弦发出更多的声音，它需要将一些能量转移到周围的空气中，但是有几个问题使得这很困难。
  首先，弦的表面积相对较小，所以它不会直接接触很多空气。
  其次，弦不能很有效地把它的振动传递给周围的空气。这有点像你拿一根细棍子在水里来回挥舞。是的，它会产生一些涟漪，但鱼竿大多只是划破水面。但是如果你有一个宽的桨并且挥动它，那么很容易在水中产生巨大的波浪。类似地，一根振动的弦大多只是穿过空气，而不是在空气中产生有用的压力波。
  有了空气，它比在水中更难有效地诱发波，因为它是如此可压缩。很明显，压力波确实在空气中传播，但通过气体传播压力波比通过密度更大、更硬的介质要困难得多。所以弦乐器通常有某种音板：一种面积相对较大的表面，与大量空气接触。琴弦能有效地把它的振动传递给音板，而音板又能把这些振动传递给空气。在吉他上，音板是身体的前部。这是一张图表，由：
  音板一架钢琴的琴弦在里面主体：
  （声源）
  这里的一个重要概念是声阻抗。
  声阻抗和比声阻抗是测量系统对施加在系统上的声压产生的声流的阻力。[…]与电阻抗有着密切的相似性，电阻抗测量系统对施加在系统上的电压所产生的电流所产生的阻力。
  不幸的是，的那篇文章在很大程度上是技术性和数学性的，没有太多的物理细节。
  乐器的音板，或者扬声器的膜，不需要来回移动。它只需要相对轻轻地振动。大的移动会造成空气的大量移动，而不是产生所需的压力波，从而浪费能量。
  
• 

  弦本身不会移动空气太多，不会产生太多声音-听一个没有放大器的电吉他！
  在小提琴中，它是把弦的运动与音板连接起来的桥梁，音板使空气运动起来。
  中空的物体就像一个亥姆霍兹谐振器。
  
• 

  这个问题与这个问题有一些相似之处。
  如果弦固定在坚硬的固体物体上，或者固定在地面上，它们的振动持续时间更长，因为能量更少
  由于乐器是由大而薄的表面构成的，它会随着附在上面的弦一起振动。每根弦都以特定的频率振动，这是其长度、材料和张力的函数。仪器被强迫以相同的频率振动（强迫振动）。
  弦振动传播成膜振动。表面向空气中的能量损失比弦本身更快，这就增加了声音的能量。另一方面，中空的腔体避免了声音衰减过快，因为声波可以在里面来回反射。弦乐器，如吉他和小提琴，不依赖于一个特定的共振使他们大声。如果他们这样做了，那么他们只能在一定的频率范围内演奏音符。共振是存在的，并且确实改变了作为频率函数的响应，但是它们不是现象的基本要素。
  你也不需要有一个空心体。在小提琴和吉他等乐器中，空心的琴身上有孔确实会产生亥姆霍兹共振，但如果没有亥姆霍兹共振，这些乐器仍然可以正常工作。试着把吉他上的洞盖住，你会看到的。声音是完全不同的。
  
• 

  共振是指在长度（弦）、区域（鼓头）或体积（音箱）中发生类似波浪的现象，其几何结构反映了这些振动，从而产生建设性干扰。弦周围的空气会振动，但是没有任何东西能反射这些振动，所以它们在离开弦时会分散，振幅也会减小（就像波浪一般会做的那样）。首先，琴弦（最简单的部分）被拨动或弯曲，以便它们根据其几何形状（长度、质量和张力）以特定频率共振。几乎是瞬间，这些波（大部分）通过桥梁（很可能是一根音柱）振动乐器的主体（顶部和底部）。当乐器的主体振动时，身体内部的空气与这些振动发生共振，声音（更大）通过身体上的小孔传到房间。
  这三个过程中的每一个都涉及共振，弦和乐器（身体和腔）的几何结构对声音至关重要。小提琴的曲线可以在很宽的频率范围内共振，而不是像长方体和球体那样在几个特定的频率上共振。全尺寸小提琴和大提琴的长度由物理学设定为足够长，以最低的音符振动，而中提琴和低音的生物力学使这些长度无法演奏。
  你说得对，房间里的空气比大多数乐器的身体都要多，但房间通常与弦没有牢固的连接，墙壁通常也不是由共振材料制成的
• End