木材聲學特性:讓家具和樂器一樣,也發出美妙聲音

南康家具手拉手 發佈 2020-01-28T00:28:23+00:00

研究數據表明,聲音在空氣中每秒只跑330.7米,在銅金屬中每秒跑3900米,在松木的順紋方向,每秒可以跑5000米,橫紋徑向跑1450米,弦向跑850米。

木材不僅是家具的良材,也是製作樂器的好材料。住在木房子裡,坐在實木家具上,聽著木質樂器演奏的音樂,是不是件很愜意的事情?

很早以前,古人就學會了利用木材的聲學特徵,製造各種樂器。古代樂器中的木魚、木梆、雲板、三弦、月琴、琵琶等,都是用木材製作的。就是現代樂器中的鋼琴、風琴、小提琴等,離開木材也無法成琴。

木材由管狀細胞組成,具有很好的擴音共振特性。但不是所有的木材都適合製作樂器,只有共鳴性能較好的木材,才適合用在樂器上。鋼琴、風琴的音板和小提琴的面板,常常使用雲杉;小提琴的背板、邊板和琴碼常用槭木,弓杆常用蘇木;三弦、琵琶的面板用泡桐,邊板則常用鵝掌柴。

用在樂器上的木材,要求年輪均勻,材質緻密,紋理通直。比如,雲杉做小提琴面板時,最適宜的年輪寬度為2毫米,每相鄰兩厘米的年輪數目相差不得超過30%。另外,還要求周圍的木材和靠近髓心部分的結構沒有太大的差異,這樣才能很好地傳播高頻率的聲音而不變調,從而演奏出美妙的聲調。

木材中有很多空隙,成為了聲音的「跑道」,使聲音很快從一個木材細胞傳到另一個木材細胞。研究數據表明,聲音在空氣中每秒只跑330.7米,在銅金屬中每秒跑3900米,在松木的順紋方向,每秒可以跑5000米,橫紋徑向跑1450米,弦向跑850米。

現實的工作和生活中,經驗豐富的技工用木棍的一端緊貼發動機,另一端靠住耳朵,就能象醫生用聽診器一樣,藉助木材傳送聲音,從而檢查或發現發動機是否有故障。不同的木材,在細胞結構上存在差異,傳聲性能也有強弱。對同一種木材來說,含水率的多少、材質密實程度和有無缺陷,都會影響它的傳聲特性。那些常在家具市場上走動的消費者,通過敲擊木材所發出的聲音,就能基本判斷出家具所使用的材質。

以木材為音板的樂器,其發音效果的穩定性主要取決於木材的抗吸濕能力(尺寸穩定性)。這一點和木材在家具上的應用是一致的,一件好的實木家具,其耐用性也主要取決於木材的尺寸穩定性。空氣濕度的變化會引起木材含水率的變化,進而造成木材聲學性質的改變。特別是木材含水率過度增高時,會因振動效率的下降以及尺寸變化產生的內應力等原因,導致樂器音量降低,音色也受到嚴重影響。

木材不僅有很好的傳聲特性,吸聲效果也不錯。一般來說,堅硬、光滑、結構緻密的材料吸聲能力差,粗糙鬆軟、具有相互貫穿內外微孔的多孔材料吸聲能力強,而木材正好是一種多孔性材料。但木材表面經油漆(不再粗糙)後,吸聲效果會下降到原來的1/2左右。儘管如此,以木質家具為主的居室,還是能提供比金屬、塑料等家具更安靜、回音更小的空間。

但木材的隔聲性能並不算太好。同樣厚度的牆壁,木材的隔聲性能就不如其他建築材料。材料的隔音性能,除了和聲波的頻率有關之外,主要依靠材料本身的質量,材料的質量越大,隔聲效果就越好。從這點來看,密度普遍偏小的木材,如果單獨使用,難以獲得較好的隔聲效果。但是,對於室內需要經常開啟的隔聲部件,比如門窗等,不可能製造得非常笨重,只有使用密度低、強重比大的材料,比如木材。

隨著人們對木材聲學特質研究的不斷深入,在不久的將來,我們或許能讓家具也發出和樂器一般美妙的聲音。

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