Co dělá smyčec

29. květen 2009 | 06.00 |

Na strunu kytary brnkneme buď prstem nebo trsátkem a hned prst či trsátko odděláme pryč. Ani nás nenapadne nechat jej tam, tření by totiž kmity rychle utlumilo. Na housle hrajeme tak, že na strunu celou dobu přitlačujeme koňské žíně.

Zdrojem zvuku kytary či houslí je kmitání strun. Amplituda (největší výchylka) těchto kmitů určuje intenzitu tónu. Na struně se amplituda postupně zmenšuje, a proto zvuk slábne, až nakonec zaniká. Při hře na housle by člověk v důsledku tření mezi strunou a smyčcem očekával ještě rychlejší útlum. Ze zkušenosti však víme, že pravdou je přesný opak: na huslích tón neslábne a houslista ho může udržovat v nezměněné intenzitě prakticky libovolně dlouho. 
 
Je několik různých tření a smyčec využívá dvě z nich. Prvnímu říkáme smykové tření. Vzniká tehdy, když se po sobě třou dvě plochy. Závisí na drsnosti ploch, která je vyjádřena koeficientem smykového tření (čím je větší koeficient, tím větší je tření). Kromě toho je smykové tření úměrné síle, kterou je jedna plocha přitlačována ke druhé. Druhé tření se nazývá klidové a vzniká, když se plochy po sebe netřou, když jsou v klidu a my se snažíme jednu po druhé posunout. Každý, kdo někdy v živote zkoušeli přesunout skříň, ví, že když nevyvine dostatečnou silu, skříň se ani nepohne. Až po určitou hranici je totiž statické tření schopné vykompenzovat naši sílu. Tato hranice také závisí od drsnosti ploch vyjádřené v koeficientu statického tření a od síly, kterou jsou plochy k sebe přitlačovány. Na rozdíl od předcházejícího případu však koeficient klidového tření a síla přitlačení neurčují přímo třecí sílu, ale pouze její hraniční hodnotu. Pokud je na zabránění pohybu potřebná síla větší než tato hraniční hodnota, klidové tření je překonáno a předmět se pohne.

Je potřebné rozlišovat mezi koeficienty klidového a smykového tření? Ano, většinou se totiž neshodují a pro stejně drsné plochy bývá koeficient klidového tření často výrazně vyšší než koeficient smykového tření. To má mnohé praktické důsledky. Například ten, že nejtěžší je skříní pohnout a když už se jednou pohne, stačí nám na udržení pohybu podstatně menší síla (na pohnutí je potřeba překonat klidové tření s vyšším koeficientem, na udržení pohybu stačí překonávat smykové tření s nižším koeficientem).

Jiný příklad, tentokrát z koupelny. Stáli jste už někdy ve vaně s namydlenými chodidly? Hraniční hodnota klidového tření mezi chodidly a vanou je v tomto případě poměrně nízká, přece jen však většinou postačuje na udržení rovnováhy. Proto si často nic nebezpečné nevšimneme a cítíme se stejně jistě, jako na nenamydlených nohách. Avšak při prudším pohybu nebo výraznější změně polohy těla (když se třeba natáhneme za ručníkem) potřebujeme najednou na udržení rovnováhy větší tření, často přesahující hraniční hodnotu. V tomto případu se chodidla pohnou a potom nám už nezbude nic jiné, než pokoušet se brzdit smykovým třením. No a když koeficient smykového tření je v tomto případě výrazně nižší než koeficient klidového tření, nebývá toto brždění příliš úspěšné.

Poslední příklad bude z restaurace. Představme si číšníka nesoucího tácek s poháry. Když číšník změní rychlost nebo směr pohybu tácku, změna se přenese i na poháry. Má to na svědomí klidové tření, kterého "posláním" je udržet poháry v klidu vzhledem k tácku. Dokáže to však jen po určitou hranici. Pokud uděláme s tácem příliš prudký pohyb, síla potřebná na přenesení tohoto pohybu na poháry je najednou velká a poháry se začnou po tácku smýkat.

A co má s tím společného smyčec? Vraťme se nyní ke smyčci a představme si, co se děje, když začínáme původně nehybný smyčec tahat po nehybné struně. Klidové tření se snaží zabránit vzájemnému pohybu smyčce a struny. Výsledkem je pohyb struny spolu se smyčcem (analogicky k pohybu pohárů spolu s táckem). Tímto pohybem se však struna vychyluje a napíná. Napětí táhne strunu zpět a proto je na jej "přilepení" ke smyčci potřebné stále vyšší klidové tření. Při určité výchylce už klidové tření přestane působit, struna se od smyčce "odlepí" a začne kmitat podobně jako struna kytarová.  Smyčec tedy slouží na vychýlení struny. Silný zvuk dosahujeme velkou výchylkou a velkou výchylku dosáhneme v případě smyčce velkým klidovým třením. Právě proto se smyčce vyrábí z konských žíní (případně z umělých napodobenin), které se ještě zdrsňují borovicovými pryskyřicemi (tzv. kalafunou).

To nás přivede k naší původní otázce, zda tyto drsné vlákna nevadí kmitající struně. Vtip je, samozřejmě, ve dvou  různých koeficientech tření. Hned jak začne houslová struna kmitat, je tření mezi ní a smyčcem smykové a to bývá mnohem menší než tření klidové (analogicky k případu posouvané skříně či namydlených chodidel). Klidové tření je dostatečně velké na to, aby smyčec strunu slušně napnul, smykové tření je zas dostatečně malé na to, aby smyčec struně při kmitání příliš nepřekážel. Hlavní vtip smyčce nás však ještě čeká. Po překmitnutí na opačnou stranu se struna začne pohybovat opět ve směru pohybu smyčce. Její rychlost přitom postupně narůstá, až dosáhne rychlost smyčce. V momentě, když je vzájemná rychlost struny a smyčce nulová, nastoupí klidové tření. A jsme tam, kde na začátku. Klidovým tření smyčec znovu vychýlí strunu tak daleko, jak to koeficient klidového tření dovolí. Potom se struna zase uvolní a začne kmitat. Než však kompletní kmit dokončí, smyčec ji opět zachytí klidovým třením, znovu ji potáhne atd. Vznikne periodický pohyb, ve kterém tření nejenže nesnižuje amplitudu kmitů, ale ji, naopak, udržuje na stále stejné úrovni. Na začátku jsme si řekli, že velikost tření určují dva faktory: koeficient tření a síla, kterou jsou plochy k sobě přitlačované. Potom jsme rozebírali hlavně koeficienty tření. Hraje u smyčce nějakou úlohu i druhý z uvedených faktorů? Ano. Když smyčec přitlačíme silněji, zvýšíme tím tření. Zvětšení klidového tření znamená, že smyčec dokáže strunu víc napnout a ona proto kmitá s větší amplitudou. A to znamená hlasitější zvuk. Dynamika (hlasitost) hry na smyčcové nástroje je ovládaná především silnějším nebo slabším přitláčením smyčce k strunám.

Každá struna kmitá na tzv. základní frekvenci, která určuje výšku tónu, a současně na vyšších frekvencích, které určují barvu tónu. Při tlumených kmitech se nejrychleji tlumí vyšší frekvence, proto na kytaře slyšíme hlavně základní tón. Na houslích jsou kmity díky smyčci  netlumené, a proto zřetelně slyšíme i vyšší frekvence. Za svůj plný a pronikavý zvuk vděčí housle právě smyčci.

Podle autora M. Mojžiš - přeloženo ze slovenštiny

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1.8 (5x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře