Ученые выявили главные физические законы игры на гитаре
Фрагмент картины «Гитаристка» Яна Вермеера Британский физик и по совместительству гитарист-любитель Дэвид Граймс (David Robert Grimes) изучил акустическую динамику струны у гитары. Результаты своего исследования автор, специалист в области радиомедицины, занимающийся применением методов лучевой терапии в онкологии, опубликовал в журнале PLoS ONE.
Ученый представил математические уравнения, описывающие вибрацию струнной гитары. Из их анализа следует, что на высоту звука решающее влияние оказывает толщина струны и ее модуль Юнга — величина, характеризующая свойства упругости материала. Полученное уравнение Граймс проверил на опыте и пришел к удовлетворительным результатам испытаний. Также британец изучил влияние подтяжки струны под различными углами на высоту звука. В отличие от пианино, при игре на гитаре дополнительные ноты получаются в результате изгибов струны, что и исследовал Граймс.
Для классической струны высота звука тем выше, чем тоньше, короче и сильнее натянута струна, а основным способом изменения данного свойства является регулирование этих параметров. Высота звука связана с частотой акустических колебаний воздуха, то есть с ростом частоты колебаний растет и высота звука. В применении к теории музыкальных инструментов часто звук с определенной высотой называют тоном.
Ранее ученые исследовали колебания струны, в частности, для щипковых инструментов, однако исследования доктора Граймс, поклонника Брайана Мэя из Queen, дополнительно привели к описанию связи между высотой звука и подтяжкой, а также модулем Юнга струны. Специалист надеется, что его работа найдет применение в изготовлении струнных устройств, а также может послужить хорошим примером исследовательской работы в рамках общего курса физики.
