Špecifikácia dreva na výrobu hudobných nástrojov

Špecifikácia dreva na výrobu hudobných

nástrojov

E-learningový modulProjekt KEGA č. 016TUZ-4/2012 Multimediálne vzdelávacie centrum pre zlepšenie možností

produkcie kvalitnejších sortimentov surového dreva

Obsah modulu:

• Úvod

• Termíny a definície

• Kategorizácia dreva na výrobu hudobných nástrojov

• Identifikácia v lesných porastoch

• Technické podmienky výroby sortimentov na výrobu hudobných nástrojov

• Fyzikálno-akustické požiadavky na drevo pre výrobu hudobných nástrojov

• Záver

ÚVOD• Výroba hudobných nástrojov je úzko špecializovaný odbor, ktorý si vyžaduje nielen

hlboké teoretické vedomosti, ale aj bohaté praktické skúsenosti a zručnosti.

• V tomto odbore sa kladú najvyššie kvalitatívne požiadavky na drevnú surovinu. Vo všeobecnosti by mal byť drevný materiál čo najhomogénnejší, bez akýchkoľvek chýb a zmien štruktúry. Doposiaľ boli sortimenty surového dreva na výrobu hudobných nástrojov hodnotené skôr subjektívne. Existuje preto všeobecný záujem aj o objektívne hodnotenie kvality a vhodnosti týchto sortimentov.

• Čoraz väčší význam nadobúda špecifikované hodnotenie podľa konkrétnych vizuálnych znakov, ale aj podľa exaktných experimentálnych metód.

• Zámerom tohto vzdelávacieho modulu je poukázať na objektívne spôsoby vyhľadávania, hodnotenia a zhodnotenia dreva na výrobu hudobných nástrojov.

Obsah modulu Termíny a definície

TERMÍNY A DEFINÍCIE• Drevo na výrobu hudobných nástrojov: sortiment surového dreva s vhodnými

vlastnosťami, ktorý sa používa na konštrukčné alebo dekoratívne účely pre výrobu hudobných nástrojov. Delíme ho na:

– Rezonančné drevo na výrobu hudobných nástrojov: je drevo drevín smrek obyčajný (Picea abies) a jedľa biela (Abies alba), vhodných vlastností, ktoré za pomoci ostatných častí hudobného nástroja, ktorý je z neho vyrobený, dokáže vyžarovať maximum akustickej energie do prostredia, bez skreslenia tónu.

– Drevo na výrobu hudobných nástrojov: je drevo dreviny javor horský (Acer pseudoplatanus) s vlnitou kresbou, ktorá má na radiálnom reze podobu lesklých pruhov naprieč ročným kruhom, prípadne so vzácnejšou kresbou tvorenou spiacimi očkami, resp. mramorová kresba alebo korenica.

– Drevo vhodných mechanických, konštrukčných a estetických vlastností na konštrukčné a dekoratívne účely hudobných nástrojov: je drevo ostatných ihličnatých a listnatých drevín, ktoré je svojimi mechanickými, konštrukčnými alebo estetickými vlastnosťami vhodné pre konštrukciu hudobných nástrojov alebo ich jednotlivých častí.

Obsah moduluKategorizácia dreva na výrobu hudobných nástrojov

TERMÍNY A DEFINÍCIE

Obsah moduluKategorizácia dreva na výrobu hudobných nástrojov

Spiace očká: sú dôsledkom tvorby zárodku rezervných základov konárov (púčiky), ktoré sa z nich vyvinú len príležitostne, dodatočne, napr. pri osvetlení kmeňa.

Korenica: je zriedkavá pestrá kresba dreva, ktorá vzniká vrastaním ročných kruhov koreňov do kmeňa stromu, kde sa prispôsobujú jeho ročným kruhom.

Vlnitá kresba: je zriedkavá kresba dreva, ktorá je spôsobená viac alebo menej pravidelným odklonom smeru drevných vláknitých elementov od smeru priameho.

Mramorová kresba: je kresba dreva, ktorá vzniká v dôsledku vrastania väčšieho počtu stržňových lúčov do vlnitých vláknitých elementov. Na radiálnom reze dreve je viditeľná ako striedanie matných a svetlých plôch.

Čapová hrúbka výrezu – hrúbka meraná na tenšom konci výrezu.

http://www.google.sk/url?sa=i&rct=j&q=&source=images&cd=&cad=rja&docid=wrheTDo4OACfzM&tbnid=jZ_p7YmGl_97CM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.rezbarstvo.sk%2Findex2.php%3Foption%3Dcom_content%26task%3Dview%26id%3D79%26pop%3D1%26page%3D7&ei=6iC4Ub_xNoWntAa1rYGoDw&bvm=bv.47810305,d.Yms&psig=AFQjCNHw6rPRTEolX_W9zyfkG13HqTWFLg&ust=1371107831104062

KATEGORIZÁCIA DREVA NA VÝROBU HUDOBNÝCH NÁSTROJOV

Podľa druhu dreviny

Obsah modulu Identifikácia v lesných porastoch

• Rezonančné drevo – z drevín smrek obyčajný (Picea abies) a jedľa biela (Abies alba);

• Drevo na výrobu hudobných nástrojov – z dreviny javor horský (Acer pseudoplatanus)

• Drevo ostatných ihličnatých a listnatých drevín, ktoré má vhodné mechanické, konštrukčné a estetické vlastnosti na konštrukčné a dekoratívne účely hudobných nástrojov.

http://www.flamemaple.sk/components/com_virtuemart/shop_image/product/CW01_4cc41093160cf.jpg

Podľa účelu použitia



Rozdelenie rezonančného dreva

Rezonančné výrezy pre sláčikové nástroje:

Na husle – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 450 mm; (hrúbka sa vzťahuje k výrezu, nie k husliam)

Na violy – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 500 mm;

Na violončelá – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 700 mm;

Na kontrabasy – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 850 mm;




Rozdelenie rezonančného dreva

Rezonančné výrezy pre klasické a folkové akustické gitary – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 650 mm;

Rezonančné výrezy pre mandolíny – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 500 mm;

Rezonančné výrezy pre klavíry, pianína a cimbály – čapovou hrúbkou výrezu minimálne 400 mm;

Rezonančné výrezy pre harfy – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 600 mm;

Rezonančné výrezy pre organové píšťaly – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 400 mm;

Rezonančné výrezy pre ninery – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 510 mm




Rozdelenie dreva na výrobu hudobných nástrojov

Javorové výrezy pre sláčikové nástroje:

Na husle – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 450 mm;

Na violy – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 500 mm;

Na violončelá – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 700 mm.




Rozdelenie dreva na výrobu hudobných nástrojov

Javorové výrezy pre akustické gitary – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 650 mm;

Javorové výrezy pre mandolíny – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 500 mm;

Javorové výrezy pre harfy – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 500 mm;

Javorové výrezy pre ninery – s čapovou hrúbkou výrezu minimálne 510 mm;

Javorové výrezy na dekoratívne účely hudobných nástrojov;

Drevo na výrobu hudobných nástrojov sa využíva na výrobu spodnej dosky, lubov, krku a kobylky hudobného nástroja, ale aj niektorých menších konštrukčných detailov




Drevo ostatných ihličnatých a listnatých drevín na konštrukčné a dekoratívne účely hudobných nástrojov

Výrezy ihličnatých a listnatých drevín používané na estetické a dekoračné účely hudobných nástrojov;

Výrezy ihličnatých a listnatých drevín používané na konštrukčné časti hudobných nástrojov

http://www.google.sk/url?sa=i&rct=j&q=&source=images&cd=&cad=rja&docid=hre_BqOrgNcbzM&tbnid=zfMdYvi4wwbqLM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.supershop.sk%2Findex.php%3Fidk%3D3173&ei=u2y4UduEJYKItAauzYDwBA&bvm=bv.47810305,d.Yms&psig=AFQjCNFS_vFsyzf4fLSsBnqcuMx63fVA0A&ust=1371127332342308

http://www.google.sk/url?sa=i&rct=j&q=&source=images&cd=&cad=rja&docid=Hct_0Klom6JR0M&tbnid=KFcxlyXu1YropM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.muziker.sk%2Fuserset%2F24%3Fmid%3D19390&ei=-Gy4Ub6JGYSztAbv1IGQCg&bvm=bv.47810305,d.Yms&psig=AFQjCNFS_vFsyzf4fLSsBnqcuMx63fVA0A&ust=1371127332342308

IDENTIFIKÁCIA V LESNÝCH PORASTOCH

Obsah moduluTechnické podmienky výroby sortimentov na výrobu hudobných nástrojov

Pri výbere sa musí zohľadňovať špeciálny prístup k aplikácii pestovateľských opatrení, ťažbovo-dopravných metód a pracovných postupov vrátane času ťažby tak, aby nedošlo k znehodnoteniu potenciálneho cenného sortimentu surového dreva.

Identifikácia rezonančného dreva na výrobu hudobných nástrojov v lesných porastoch

Rezonančné smrekové drevo sa najčastejšie vyskytuje na stromoch, ktoré majú nápadný, vysoký a priamy vzrast, majú plnodrevný kmeň a nápadne vysoko nasadenú špicatú korunu. Kôra má byť jemná a tenká, má mať guľaté a v spodnej časti ohnuté šupinky. Farba šupín by mala byť v spodnej časti kmeňa sivá a smerom k vrcholu prechádzať do hnedej.

http://www.google.sk/url?sa=i&rct=j&q=picea+abies&source=images&cd=&cad=rja&docid=5rwkoBtbQxabUM&tbnid=YjTSLkDpQkaztM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.nativetreesociety.org%2Fworldtrees%2Feurope%2F20081221-norwayspruce%2Fbig_norway_spruces.htm&ei=GXm4UdroHMn4sgbp74DwCA&bvm=bv.47810305,d.Yms&psig=AFQjCNFdVeQYJJiFxoL3bBfTbTLUv71ycQ&ust=1371129830409591

http://www.google.sk/url?sa=i&rct=j&q=great+spruce+stands&source=images&cd=&cad=rja&docid=JXqGe4l5GkkxMM&tbnid=WU1PBXBqWDQ_FM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fseattletimes.com%2Fhtml%2Foutdoors%2F2020604999_rainforestsspringhikesxml.html&ei=EoC4UdKeC8bVtAaWsYGgCw&bvm=bv.47810305,d.Yms&psig=AFQjCNH0s2PRwLzv-CnKs3Yet8-WeSZQpA&ust=1371132265343876



Dôležitá je aj expozícia svahu. Západné a južné expozície, exponované svahy a hrebene nevytvárajú priaznivé podmienky pre rast rezonančného dreva. Najviac rezonančného dreva u nás vyskytuje na severnej, severovýchodnej a východnej strane, na náhorných rovinách, na miernejších svahoch.

Kmeň nesmie mať znaky hrčatosti do výšky minimálne 2 – 6 m od zeme, má byť valcovitý, bez viditeľných chýb, vypuklín a bez náznakov rastových trhlín. Optimálna nadmorská výška pre rast rezonančného dreva je na Slovensku v nadmorských výškach 800 až 1200 m. n. m.

Z hľadiska podložia, pôdy a hydrologických pomerov platí zásada, že rovnomernosť prírastku a vhodný pomer jarného a letného dreva pri smreku s úzkymi letokruhmi je v porastoch vo vyšších polohách na kyslých až silne kyslých pôdach



Rezonančné drevoVizuálne posúdenie potenciálneho výskytu rezonančného dreva pozostáva aj z posúdenia hustoty ročných kruhov na 1 cm hrúbky a z posúdenia podielu jarného letného dreva. Toto posúdenie sa vykonáva buď:

Navŕtaním kmeňa stojaceho stromu Presslerovým nebožiecom a posúdením získaného vývrtu;

• na 1 cm hrúbky minimálne 4 a viac rastových kruhov. • vrstva ozvučného dreva by nemala byť menšia ako 8 cm. • Zastúpenie letného dreva by malo byť v ročnom kruhu v pomere 1/3. Pomer

hrúbky jarného a letného dreva v ročnom kruhu by mal byť 2 : 1. Zastúpenie letného dreva by malo byť 1/3 hrúbky ročného kruhu.



Vizuálne posúdenie potenciálneho výskytu rezonančného dreva pozostáva aj z posúdenia hustoty ročných kruhov na 1 cm hrúbky a z posúdenia podielu jarného letného dreva. Toto posúdenie sa vykonáva buď:

Posúdením kmeňa stojaceho stromu prístrojom na báze počítačového tomografu, alebo rezistografom.



Drevo na výrobu hudobných nástrojovVhodné javorové drevo na výrobu hudobných nástrojov sa najčastejšie vyskytuje na stromoch, ktoré majú nápadný, vysoký a priamy vzrast a majú plnodrevný kmeň. Kmeň stromu by nemal byť mechanicky ani hnilobou poškodený. Nesmie mať rakovinu, vypukliny, mrazové trhliny, nezdravé a zarastené hrče. Optimálna nadmorská výška pre rast tohto dreva je na Slovensku v nadmorských výškach približne 800 m. n. m.



Zameriavať sa hlavne na prítomnosť vlnitej kresby, ktorá sa vyskytuje hlavne v dolnej časti kmeňa.

Prítomnosť vlnitej štruktúry sa zisťuje neinvazívnym posúdením, makroskopickej štruktúry kôry a kambia, nachádzajúceho sa bezprostredne pod kôrou posudzovaného stromu. Na identifikáciu vlnitej kresby sa vyreže malý kúsok kôry (3 x 2 cm) a hmatom, prípadne vizuálne sa určí lokálna prítomnosť alebo absencia vlnitej štruktúry.

3x2 cm

Vlnitá kresba má na radiálnom reze podobu lesklých pruhov naprieč ročným kruhom, vzácnejšia je kresba očková, mramorová, prípadne korenica.



Drevo ostatných drevín slúžiacich na konštrukčné a dekoratívne účely hudobných nástrojov

Pri posudzovaní ostatných drevín na výrobu hudobných nástrojov platia vizuálne parametre uvedené v predchádzajúcich častiach (okrem posudzovania hustoty ročných kruhov, ozvučnej vrstvy dreva a podielu jarného a letného dreva).

Stromy, vhodné z hľadiska mechanických, konštrukčných a estetických vlastností, sa posudzujú individuálne podľa špecifikácie požadovanej vlastnosti. Mali by byť zdravé, bez výrazných chýb a deformácií na kmeni stromu. Použiteľnosť z hľadiska mechanických vlastností sa následne overuje v laboratórnych podmienkach.

TECHNICKÉ PODMIENKY VÝROBY SORTIMENTOV NA VÝROBU HUDOBNÝCH

NÁSTROJOV

Obsah moduluFyzikálno-akustické požiadavky na drevo pre výrobu hudobných nástrojov

Popis dovoleného výskytu jednotlivých kvalitatívnych znakov na sortimentoch surového dreva, ktoré sú určené na výrobu hudobných nástrojov, uvádzajú normy STN 48 0055 a STN 48 0056 z r. 2007. V zmysle týchto noriem je rezonančné drevo dreviny smrek označené ako výrezy kvality I.A (STN 48 0055), nerezonančné drevo a drevo ostatných drevín na výrobu hudobných nástrojov ako výrezy kvality I. (STN 48 0056).

http://www.google.sk/url?sa=i&rct=j&q=spruce+for+musical+instruments&source=images&cd=&cad=rja&docid=EOL-TvRp5eL-JM&tbnid=-sKtbf4WgPEoSM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.feedcousa.com%2Fproducts.html&ei=e3-4UaXoIsKYtAaJ04HwDA&bvm=bv.47810305,d.Yms&psig=AFQjCNGv5njjtQ_yPN2e0o_IAf6DlbPBUA&ust=1371132142924407


NÁSTROJOV


Technické podmienky výroby rezonančného dreva

Technické podmienky výroby sortimentov surového dreva, ktoré sú definované ako rezonančné výrezy a v norme STN 48 0055 sú označené kvalitatívnou triedou I.A, definujú rozmery a dovolený rozsah kvalitatívnych znakov. Rezonančné drevo sa vyrába z dreviny smrek obyčajný (Picea abies).

Znaky Výrez kvality I. A

Rozmery minimálna dĺžka 1,0 m; minimálna hrúbka je 36 cm na tenšom konci výrezu, stúpanie dĺžok po 0,1 m; minimálne 4 rastové kruhy na 1 cm; vrstva ozvučného dreva minimálne 8 cm

Hrče Zdravé hrče sa do dĺžky 1,8 m nedovoľujú; ďalej sa dovoľujú do veľkosti 3 cm v počte 1 hrča na 1 bm. Nezdravé a zarastené hrče sa nedovoľujú

Trhliny Odlupčivé trhliny sa dovoľujú do 5 cm od stržňa; stržňové jednoduché trhliny sa dovoľujú do 1/4 hrúbky čela; výsušné trhliny sa dovoľujú do 1/10 hrúbky čela; mrazové trhliny sa dovoľujú, pokiaľ nemajú zárast

Krivosť Nedovoľuje sa

Točitosť Nedovoľuje sa

Zbiehavosť Dovoľuje sa do 1 cm/bm

Excentrický stržeň Dovoľuje sa do 5 %

Reakčné drevo Nedovoľuje sa

Oválnosť Dovoľuje sa do 5 %

Sfarbenie Nedovoľuje sa

Hniloba Nedovoľuje sa

Nepravé jadro Nedovoľuje sa

Poškodenie hmyzom Nedovoľuje sa

Ostatné znaky Výskyt ostatných neuvedených kvalitatívnych znakov sa posudzuje individuálne na základe dohody medzi dodávateľom a odberateľom

Rezonančné výrezy sa vyrábajú zásadne mimo vegetačného obdobia. Nevegetačné obdobie trvá v nadmorských výškach do 500 m. n. m od 1.10. do 30.4., a v nadmorských výškach nad 500 m. n. m. od 1.9. do 15.5. Výrezy sa vždy obchodujú sa na základe individuálneho preberania kupujúcim.


NÁSTROJOV


Technické podmienky výroby dreva na výrobu hudobných nástrojov

Nerezonančné drevo sa vyrába z dreviny javor horský (Acer pseudoplatanus) s vlnitou kresbou, prípadne mramorovou kresbou alebo korenicou. Technické podmienky výroby sortimentov surového dreva, ktoré sú definované ako špeciálne výrezy na výrobu hudobných nástrojov a v norme STN 48 0056 sú označené kvalitatívnou triedou I, definujú rozmery a dovolený rozsah kvalitatívnych znakov.

Znaky Výrez kvality I.

Rozmery Minimálna dĺžka 1,8 m; minimálna hrúbka na tenšom konci 30 cm; stúpanie dĺžok po 0,1 m.

Hrče Zdravé hrče sa do 2,5 m dĺžky nedovoľujú; ďalej sa dovoľuje priemerne 1 hrča do 2 cm na začatý meter dĺžky výrezu; očká sa dovoľujú; nezdravé a zarastené hrče sa nedovoľujú

Trhliny Odlupčivé a mrazové trhliny sa nedovoľujú; stržňové trhliny sa dovoľujú do 1/8 hrúbky čela merané od stržňa. Čelné a bočné neprechádzajúce výsušné trhliny sa dovoľujú bez obmedzenia; bočné prechádzajúce

výsušné trhliny sa nedovoľujú

Krivosť dovoľuje sa jednosmerná krivosť do 1,5 cm/bm

Točitosť Dovoľuje sa do 1 cm/bm

Zbiehavosť Dovoľuje sa do 1 cm/bm

Excentrický stržeň Dovoľuje sa do 5 %

Reakčné drevo Nedovoľuje sa

Oválnosť Dovoľuje sa do 5 %

Sfarbenie Dovoľuje sa do 20 % plochy

Hniloba Nedovoľuje sa

Nepravé jadro Do 20 % plochy, podrobná špecifikácia je možná v obchodnej zmluve

Poškodenie hmyzom Nedovoľuje sa

Ostatné znaky Výskyt ostatných neuvedených kvalitatívnych znakov sa posudzuje individuálne na základe dohody medzi dodávateľom a odberateľom

Drevo na výrobu hudobných nástrojov sa vyrába zásadne mimo vegetačného obdobia. Toto obdobie trvá v nadmorských výškach do 500 m. n. m od 1.10. do 30.4., a v nadmorských výškach nad 500 m. n. m. od 1.9. do 15.5. Výrezy sa vždy obchodujú sa na základe individuálneho preberania kupujúcim.


NÁSTROJOV


Technické podmienky výroby dreva ostatných drevín slúžiacich na konštrukčné a dekoratívne účely hudobných nástrojov

Drevo ostatných druhov drevín vhodných na výrobu hudobných nástrojov sa ako sortiment vyrába podľa rovnakých technických podmienok ako drevo rezonančné (ihličnaté dreviny – tabuľka 1) a nerezonančné (listnaté dreviny – tabuľka 2).

V prípade, že drevo konkrétnej dreviny zodpovedá z hľadiska technických alebo kvalitatívnych alebo mechanických alebo estetických vlastností požiadavkám konkrétneho výrobcu hudobných nástrojov, je možné takýto sortiment surového dreva vyrobiť podľa požiadaviek nadefinovaných odberateľom (výrobcom hudobných nástrojov).

!

FYZIKÁLNO-AKUSTICKÉ POŽIADAVKY NA DREVO PRE VÝROBU HUDOBNÝCH

NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Technické parametre dreva na výrobu hudobných nástrojov sa posudzujú exaktným meraním, pri rezonančnom a nerezonančnom dreve. Meraním sa určujú fyzikálno-akustické charakteristiky:

• hustota (ρ);• modul pružnosti pozdĺž vlákien (EL);• akustická konštanta (A) ;• logaritmický dekrement útlmu ().

Rezonančné a nerezonančné drevo na výrobu hudobných nástrojov sa vyznačuje týmito charakteristikami v intervaloch hodnôt:

Drevina

Fyzikálno-akustická charakteristika

hustotaρ

modul pružnosti pozdĺž vláken

EL

akustická konštanta

A

logaritmický dekrement útlmu

kg.m–3 GPa m4.kg–1.s–1 -

Smrek obyčajný 390 – 440 13 – 15 13 – 14 0,02Javor horský 600 – 650 12 – 14 6 – 7 0,04


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Na zisťovanie fyzikálno-akustických charakteristík sa využívajú:

rezonančná dynamická metóda (pre skúšobné telesá tvaru tyče);metóda modálnej analýzy pri harmonickom bu dení s využitím Chladniho obrazcov (pre skúšobné telesá tvaru tenkej pravouhlej dosky, alebo klinov).


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Príprava skúšobných vzoriek pre testovanie fyzikálno-akustických charakteristík

Skúšobné vzorky sa pripravia porezaním výrezu na štvrtiny s následným pílením tak, aby skúšobná vzorka mala tvar radiálneho klinu alebo dosky. Z vybraných klinov, resp. dosiek, sa zhotovujú aj skúšobné telesá v tvare tyče s požadovanými rozmermi, tak ako to vyžaduje spôsob ich následného využitia na výrobu určitých častí hudobného nástroja.

Pred použitím skúšobných telies v experimente sa gravimetrickou me tódou na skúšobných telieskach zisťuje ich vlhkosť. Na výpočet absolútnej vlhkosti sa používa známy vzťah:

1000

0

m

mmw w

a

kde: wa – absolútna vlhkosť dreva v %,

mw – hmotnosť dreva pri danej vlhkosti w v kg,

m0 – hmotnosť dreva v absolútne suchom stave (po vysušení pri teplote (103 ± 2) ºC)

v kg.Skúšobné telieska musia mať rovnovážnu vlhkosť dreva w ≈ (5 – 8) %.


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Rezonančná dynamická metódaVykonáva sa experimentálnym meracím zariadením „Measurement Resonant Frequency Amplitude“ -MEARFA.

Pri rezonančnej dynamickej metóde sa zisťuje základná vlastná frekvencia kmitania skúšobného telesa tvaru tyče s rozmermi (10 x 10 x 600) mm. Skúšobné teleso nesmie obsahovať rastové chyby, trhliny, ktoré zhoršujú jeho rezonančné vlastnosti a výrazne ovplyvňujú výsledok meraní.

Zostava experimentálnej aparatúry „MEARFA“, kde: 1 – PC (notebook), 2 – generátor sínusového signálu a snímač odozvy, 3 – reproduktor, 4 – skúšobné teleso, 5 – elektromagnetický (magnetodynamický) snímač, 6 – filter nízkych frekvencií, 7 – predzosilňovač, 8 – digitálne meradlo rozmerov, 9 – váhy


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

K počítaču je pripojený modul so špeciálnym integrovaným obvodom, ktorý generuje sériu sínusových signálov s akustickými frekvenciami. Zosilnený signál prichádza na budič (reproduktor alebo elektromagnet), ktorý je umiestnený na jednom konci tyče a generuje kmitanie skúšobného telesa.

Kmitaním pliešku nalepeného na druhej strane (pri dotykovom snímači priame kmitanie tyče) skúšobného telieska sa vytvára elektromagnetické pole, ktoré je zdrojom elektromagnetického signálu.

Elektrické impulzy zo snímača vyhodnocuje modul, ktorý spracuje závislosť výchylky od frekvencie v požadovanom frekvenčnom rozsahu a zobrazí rezonančnú krivku. Z krivky sa určí základná rezonančná frekvencia (f1 a f2 v polovici amplitúdy rezonančnej krivky) skúšobného telesa.Rezonančné frekvencie fr, ako aj frekvencie f1, f2 sa uložia do pamäti počítača pre ďalšie výpočty. Následne sa vypočítajú fyzikálno-akustické charakteristiky – hustota dreva ρ, rýchlosť šírenia zvuku cez drevo c, modul pružnosti pozdĺž vlákien E, akustická kon štanta A, logaritmický dekrement útlmu .


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Modul pružnosti EL v Pa je možné vypočítať z nameranej základnej rezonančnej frekvencie materiálu fr v Hz, známej dĺžky skúšobného telesa v metroch a hustoty materiálu ρ v kg. m-3 pomocou vzťahu:

EL = 4 x 2 x fr2 x ρ

Na základe známeho modulu pružnosti možno následne vypočítať akustickú konštantu A v m4.kg-1.s-1 podľa vzťahu:

cE

A L 3

kde: c je rýchlosť šírenia sa zvuku v skúmanom materiáli (dreve) v m.s-1

Rýchlosť šírenia zvuku v dreve závisí od smeru šírenia (pozdĺž, resp. naprieč vlákien), od okamžitých podmienok – tlaku, teploty a vlhkosti. Rýchlosť šírenia sa zvuku v dreve c sa vypočíta podľa vzťahu

LE

c


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Logaritmický dekrement útlmu vyjadruje pohltenie akustickej energie materiálom. Pre experimentálne určenie logaritmického dekrementu útlmu pomocou systému „MEARFA“ je vhodné použiť vzťah:

rf

ff 12

3

kde: fr je základná rezonančná frekvencia v Hz;f1 , f2 sú frekvencie v Hz, pri ktorých je amplitúda vynú tených kmitov polovičná oproti amplitúde rezonančného maxima

Hustota dreva udáva hmotnosť jednotkového objemu dreva pri určitej vlhkosti. Vypočíta sa z podielu hmotnosti mw v kg a objemu dreva Vw v m3, pričom hmotnosť aj objem dreva je pri tej istej vlhkosti w. Počíta sa podľa nasledovného vzťahu:

w

ww V

m


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Metóda modálnej analýzy pri harmonickom budení

Presnosť určenia rezonančnej frekvencie závisí od predovšet kým od kvality rezonancie, miesta ako aj spôsobu a intenzity budenia kmitania. Do istej miery je ovplyvnená aj použitým práškom, ktorým sa zviditeľňujú nekmitajúce miesta.

Na sledovanie šírenia stacionárnych akustických vĺn v drevených doskách a zisťovanie rezo nančných frekvencií jednotlivých módov kmitania sa používa meracie zariadenie „VIBROVIZER“


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Metóda Chladniho obrazcov umožňuje na základe známej hustoty ρ, zistených rezonančných frekvencií základných módov kmitania dosiek, resp. klinov, vypočítať hodnoty relevantných charakteristík (EL, ER, A, Gxy, c).


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Meracia aparatúra pozostáva z:tóno vého generátora, ako zdroja harmonického signálu.zosilňovača, ktorý zosilňuje signál idúci do reproduktora

Generátor umožňuje plynule meniť budiacu frekvenciu, pokiaľ sa na do ske posypanej práškom nevytvorí príslušný mód.

Pred experimentom je potrebné jednotlivé dosky (kliny) označiť, zistiť ich hmotnosť a rozmery. Následne sa doska voľne uloží (položí sa na mäkké podpery v mieste predpokladu výskytu uzlových čiar) tak, aby bola v horizontálnej polohe.

Pod ňou, v strede jej dĺžky a šírky, sa uloží reproduktor (resp. v predpokladanom mieste výskytu kmitne daného módu). Doska sa pred vybudením kmitania posype kontrastným práškom. Z tónového generátora sa cez zo silňovač do reproduktora vysiela sínusový signál.Pri vybudení kmitania dosky frekvenciou, ktorá je zhodná s jej vlastnou rezonančnou frekvenciou, sa kontrastný prášok začne sústreďovať v miestach uzlov kmitania dosky. Zistená rezonančná frekvencia relevantných módov kmitania sa zaznamená a použije na výpočet modulov pružnosti.


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Na výpočet modulu pružnosti pri metóde Chladniho obrazcov sa používajú empiricky overené vzťahy. Na výpočet sa používajú 3 módy kmitania – 1. mód (1,1), 4. mód (2,0) a 2. mód (0,2), ktorých rezonančná frekvencia sa použije na výpočet modulov pružnosti. Na výpočet šmykového modulu pružnosti GLR je to rezonančná frekvencia 1. módu f1:

24h

baD

2221274,0f

Pri použití modálnej analýzy s harmonickým budením na skúšobných telesách tvaru pravouhlých dosiek sa moduly pozdĺž vlákien – EL a v radiálnom smere – ER vypočítajú pomocou nasledovných vzťahov :

2

424

1 0789,0h

afD

2

422

3 0789,0h

bfD

kde:f2 a f4 sú vlastné rezonančné frekvencie 2. a 4. módu v Hz;a je dĺžkový rozmer;b je šírkový rozmer dosky;h je hrúbka dosky v metroch


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Na výpočet modulu pružnosti pri metóde Chladniho obrazcov sa používajú empiricky overené vzťahy. Na výpočet sa používajú 3 módy kmitania – 1. mód (1,1), 4. mód (2,0) a 2. mód (0,2), ktorých rezonančná frekvencia sa použije na výpočet modulov pružnosti. Na výpočet šmykového modulu pružnosti GLR je to rezonančná frekvencia 1. módu f1:

24h

baD

2221274,0f

Pri použití modálnej analýzy s harmonickým budením na skúšobných telesách tvaru pravouhlých dosiek sa moduly pozdĺž vlákien – EL a v radiálnom smere – ER vypočítajú pomocou nasledovných vzťahov :

2

424

1 0789,0h

afD

2

422

3 0789,0h

bfD

kde:f2 a f4 sú vlastné rezonančné frekvencie 2. a 4. módu v Hz;a je dĺžkový rozmer;b je šírkový rozmer dosky;h je hrúbka dosky v metroch


NÁSTROJOV

Obsah modulu Záver

Dvojrozmerné systémy môžu vykonávať pri rozličných podmienkach rôzne druhy kmitavých pohybov. Ohybové kmity ortotropnej dosky sa riadia štyrmi nezávislými elastickými konštantami D1, D2, D3, D4 v Pa.Vzťahy medzi týmito elastickými konštantami a fyzikálno-technickými elastickými konštantami sú dané vzťahmi:

121 DEL

123 DER

34 DGLR

kde: η= 1–μLR x μRL a μLR, μRL sú Poissonove čísla charakterizujúce priečnu pomernú deformáciu.

ZÁVER

Obsah modulu

Výrobcovia hudobných nástrojov vyberajú drevo na základe skúseností a nástroje vyrábajú skôr tradičnými spôsobmi. Problém dostupnosti dreva pre výrobu hudobných nástrojov možno vyriešiť na základe odborných znalostí, ako aj vedeckými metódami alebo kombináciou týchto dvoch prístupov. V súčasnosti sa uprednostňuje kombinácia skúseností a experimentálnych metód.

Lesnícka prevádzka doposiaľ nevenovala tomuto typu sortimentov surového dreva patričnú pozornosť, pričom ale ide o triedy najhodnotnejších a najviac cenených sortimentov na trhu. Tržby za predané drevo sú jediným podstatným zdrojom príjmov subjektov lesného hospodárstva a tak by sa nemali podceňovať, z hľadiska celkovej štruktúry sortimentov surového dreva, aj menej významné, ale vysokokvalitné sortimenty. Dôležitá je výchova a starostlivosť o takéto jedince už v porastoch do 50 rokov veku.

K zvýšeniu poznatkovej úrovne a zlepšeniu podielu najkvalitnejších sortimentov surového dreva má prispieť aj nová norma STN 48 0059 Drevo na hudobné nástroje.

Zoznam použitej literatúry

ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY

Obsah modulu

Documents

Špecifikácia dreva na výrobu hudobných nástrojov