Whirly tube - Whirly tube

Вращающаяся трубка

В вращающаяся трубка, гофрированный телефон, или же блуговый резонатор, также продается как Free-Ka в 1960-1970-х гг. экспериментальный музыкальный инструмент который состоит из гофрированный (ребристый) пластик трубка или же шланг (полый гибкий цилиндр ), открытые с обоих концов и, возможно, шире с одного конца (колокол ), более тонкий из которых вращается по кругу для игры. Это может быть несколько футов в длину и около нескольких дюймов в ширину. Чем быстрее поворачивается игрушка, тем выше подача ноты, которую он производит, и он производит дискретные ноты в гармонический ряд как бесклапанный духовой инструмент, но фундаментальный и второй гармонический сложно возбудить.[1] Чтобы играть вместе, труба должна быть обрезана до настраивать Это. Число Хорнбостеля – Сакса: 412.22, трубка закрученная (вращается вокруг своей оси) неидиофоническая (без язычка) прерывистая бесплатный аэрофон, но обычно включается в раздел перкуссии со звуковыми эффектами, такими как цепи, хлопушки, и громовые листы.

Звук

При вращении гофрированной трубы внешняя сторона движется быстрее

Хопкин описывает один вращающийся гофрированный звук как способный воспроизводить три или четыре различных звука.[2] Кроуфорд описывает гармоники со второй по Семь как достижимо при вращении, хотя семь занимает "большое усилие".[3] Хопкин описывает, что с гофрированным рожком, «с трубками подходящей длины и диаметра, диапазон значительно расширяется до [гармонической] серии, где доступные тона близки друг к другу, и вы можете с практикой играть довольно хорошо. мелодично."[4] Фактически, поскольку каждая гармоника воспроизводится во всем диапазоне скоростей (а не на одной определенной скорости), трудно пропустить гармоники, поскольку для этого требуется скачок скорости (а не постепенное изменение), хотя это легко сделать с помощью одного язык и горло, чтобы прервать воздушный поток с помощью гофрированного рога.[3] Во многих коммерческих предложениях трубки описываются как производящие до пяти отдельных нот (предположительно, горн шкала: гармоники 2, 3, 4, 5 и 6 Об этом звукеИграть в (помощь ·Информация )), И в то время как высшие гармоники могут быть возможным, если тяжелая работа,[5] диссонирующий соседние гармоники могут звучать одновременно, например 15 и 16. Основная гармоника и гармоники гофрированной трубки ниже, чем у негофрированной трубки той же длины и диаметра, и «слышимая вибрация в вихревой трубке появляется только тогда, когда воздух скорость потока превышает определенный минимум, что может препятствовать звучанию основной или более низких гармоник ».[6] В тембр нот, производимых вращающейся трубкой, "почти все основные", согласно Анализ Фурье (похожий на синусоидальные волны ).[6] Трубки длиной более нескольких футов могут закручиваться одним концом, удерживаясь около середины, или могут быть вытянуты из окна машины.

Уравнения, описывающие звук, производимый при вращении трубки, выглядят следующим образом, где «удар» - это когда воздух сталкивается с гофрами.[3]

[6]
[3]

Таким образом, чем быстрее поворачивается трубка или чем плотнее гофра, тем выше высота звука.

Разница в скорости между движущимся концом трубки и неподвижным ручным концом создает разницу в скорости давление воздуха. Более высокое давление на неподвижном конце и более низкое давление на подвижном конце. Эта разница втягивает воздух через трубку, и скорость воздуха изменяется (изменяя тона) со скоростью вращения. Высота, громкость и тон звука зависят от длины и диаметра трубки, расстояния между каждым выступом и скорости вращения трубки, которая перемещает воздух через трубку быстрее или медленнее, изменяя тон ступенчато. ... [Поют только гофрированные трубы] Когда воздух проходит сначала по одному гребню, а затем по второму, он падает в вихрь. Чем быстрее воздух проходит через трубку, тем выше частота звука, производимого вихрем. Когда частота вихря соответствует одной из естественных резонансные частоты лампы [гармоники], она усиливается.[5]

В соответствии с Принцип Бернулли, с увеличением скорости давление уменьшается; таким образом, воздух всасывается в неподвижный или внутренний конец трубки, когда воздух более высокого давления движется вверх по трубке, чтобы заполнить воздух более низкого давления при более быстром вращении или внешнем конце трубки.[7]

Характеристическая скорость - это средний расход по трубе. U а характерная длина должна быть кратной расстоянию между гофрами, nL, куда п целое число и L расстояние между гофрами. На низких скоростях нестабильный внутренний поток должен пройти несколько гофр, чтобы образовалась петля обратной связи. По мере увеличения скорости петля может быть образована с меньшим количеством гофр. В Число Струхаля

использовался как коэффициент масштабирования. Уникальным аспектом этого свистка является то, что внутренний поток несет как нестабильный вихрь вниз по потоку, так и возвращающийся сигнал обратной связи вверх по потоку.[нужна цитата ]

Использовать

Ансамбль водоворотов создает поразительные музыкальные паттерны яркого чистого звука, иногда навязчиво красивые, иногда драматические, иногда мягкие, иногда сильные и крепкие, но всегда вдохновляющие и заставляющие задуматься.

— Новости Северной Территории, Декабрь 1984 г.[6]

Вихревой инструмент с гофрированной пластиковой трубкой стал мгновенным, хотя и недолговечным, культурным явлением в Нью-Йорке в конце 1960-х годов под названием «Free-Ka», продаваемом уличными торговцами, как это было зафиксировано The New Yorker в 1970 году.[8] Он использовался Питер Брукс в начале 1970-х в постановке Шекспир с Сон в летнюю ночь.[9] Он использовался рядом художников, в том числе Питер Шикеле, Фрэнк Тихели, Ты один (альбом) | Пол Саймон]], Мэйси Грей, Лох-Ломонд,[нужна цитата ] и Комитет Ежегодника.[нужна цитата ] Также в Бретт Дин с Моменты блаженства (2004)[10] и по Кадетский барабан и горн корпус в 2011 году. Его использовали в некоторых Питер Шикеле комикс П. Д. К. Бах композиции, такие как Эротические вариации: IV (1979),[11][12][13] Missa Hilarious (1975),[14] и Пастух на скалах с изюминкой (1967).[14] Шикеле, который называет это лассо д'амур (каламбур на гобой д'амур ), дает ироничное объяснение эволюции инструмента: Венские ковбои закрутил "свои лариаты над их головами с такой огромной скоростью, что возникла музыкальная высота. . . . Модификации, которые сделали это развитие возможным, сделали [лассо] бесполезным для скота на веревке ".[11][15]

Дэвид Коуп, в 1972 г. кугафон, который в 1997 году он описывает как инструмент, созданный из мундштук для трубы прикреплен к длинной части 3/8 дюйма сверлить пластик НКТ с кухонная воронка, обычно в руке, на другом конце действуя как колокол; таким образом, звук можно модулировать, направляя воронку, оказывая давление на воронку или вращая воронку вокруг головы и создавая Эффект Допплера.[16] Для этой версии инструмента потребуется латунь. устье техника, а не гофра. К 1997 году уже существовали ансамбли кугафонов.[17]

Однако изобретатель неизвестен. Барт Хопкин кредитует покойного Фрэнка Кроуфорда из Калифорнийский университет в Беркли Отделение физики, «разработка идеи и исследование акустики, лежащей в основе»,[4] а в 1973 году Кроуфорд отмечает, что другой профессор указал ему на игрушку, которая «около года или двух назад ... появилась в магазинах игрушек по всей стране», и дает марка или же торговля названия «Вихрь-звук», «Фрика» и «Хаммер»; последний изготовлен W. J. Seidler Co. из Лос-Анджелеса, Калифорния.[3] Кроуфорд изобрел метод выдувания достаточно маленького шланга, известный как гофрированный рог.[18] Для этого требуется трубка с диаметром меньше, чем обычно продается в качестве игрушек (диаметр в один дюйм слишком велик, а полдюйма - нет),[3] Хопкин рекомендует шланг для газового обогревателя 3/8 дюйма как наиболее удобный из широко доступных размеров.[4] Кроуфорд изобрел "перевернутую корзину для мусора". поршень, "управляемая версия, которую он назвал" Водопровод ", с помощью которой он мог легко добраться до одиннадцатая гармоника.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Спротт, Жюльен Клинтон (2006). Демонстрации физики: Справочник для учителей физики, том 1, с.158. «Вы также можете использовать гофрированную пластиковую трубку, называемую« гофрофон »,« резонатор Блюгла »или« хаммер », чтобы производить различные свистящие звуки, когда вы вращаете ее над головой. Частоты - это гармоники основного органа. -трубные моды, которые предпочтительно возбуждаются индивидуально в зависимости от скорости вращения. Трудно возбудить основную гармонику и даже вторую гармонику, но более высокие гармоники легко возбуждаются ». ISBN  9780299215804.
  2. ^ Хопкин, Барт (2009). Изготовление музыкальных инструментов с детьми, без страницы. См. Sharp. ISBN  9781937276027.
  3. ^ а б c d е ж грамм Кроуфорд, Фрэнк С. (1974). "Поющие гофрированные трубы ", AJP, Том 42, стр. 278–81, Physics.umd.edu. «Гофрированная трубка, открытая с обоих концов, через которую проходит воздух, поет ноты, которые зависят от скорости потока и длины трубки. Ноты, которые она поет, являются естественными гармониками трубки».
  4. ^ а б c Хопкин, Барт (1996). Конструирование музыкальных инструментов: практическая информация для приборостроения, без страницы. См. Sharp. ISBN  9781884365836.
  5. ^ а б "Звуковой шланг ", SteveSpanglerScience.com.
  6. ^ а б c d Кроуфорд, Фрэнк (1989). "Что такое Corrugahorn?", Экспериментальные музыкальные инструменты, Том 5, стр. 14–9. Описание характеристик и иллюстрации.
  7. ^ "Whirly Tubes ", ScienceWorld.ca.
  8. ^ "Free-Ka »Роберта Макмиллана, The New Yorker, 11 июля 1970 г., стр. 20 "
  9. ^ Барбара Ходждон, стр. 166, в «Шекспир. Память и перформанс», изд. Питер Холланд
  10. ^ Моррис, Крейг (7 августа 2009 г.). "Whirly Tubes и Bloogles ", LivMusic.com. В архиве 29 августа 2016 г. Wayback Machine
  11. ^ а б Шикеле, Питер (1976). Окончательная биография П. Д. К. Баха. Нью-Йорк: Random House. п. без страницы. ISBN  9780394465364.
  12. ^ "Интимный P.D.Q. Бах ", Schickele.com.
  13. ^ "Бах: Эротические вариации, для запрещенных инструментов и фортепиано ", PrestoClassical.co.UK.
  14. ^ а б Рикардс, Стивен (2008). Репертуар контртенора ХХ века: Путеводитель. Лэнхэм, Мэриленд: Роуман и Литтлфилд. С. 273–4. ISBN  9780810861039.
  15. ^ Шикеле, Питер. "Вариации" Эротика "для запрещенных инструментов и фортепиано, S. 36EE" Интимный P.D.Q. Бах, Vanguard, LP, VSD 79335, 1974. На этой записи Шикеле дополнительно утверждал, что они были венскими ковбоями 18 века, что означает, что они, вероятно, выступали в Зимней школе верховой езды.
  16. ^ Коп, Дэвид (1997). Техники современного композитора, с.146. Ширмер. ISBN  0-02-864737-8. Цитирует: Коуп, Дэвид (1972). Маржа. Нью-Йорк: Карл Фишер.
  17. ^ Коуп (1997), стр.148.
  18. ^ Сандерс, Роберт (2003). "Физик Фрэнк Кроуфорд, который работал над пузырьковыми камерами, сверхновыми звездами и адаптивной оптикой, умер в возрасте 79 лет. ", Berkeley.edu.

дальнейшее чтение

  • Накибоглу Г., Руденко О., Хиршберг А. «Аэроакустика качающейся гофрированной трубы: голос Дракона» J Acoust Soc Am. 31, 749–765, 2012.
  • Раджавел Б., Прасад М.Г. «Параметрические исследования акустики гофрированных труб с использованием моделирования больших вихрей (LES)», Журнал инженерного контроля шума, 62(4), 2014.
  • Лиза Р., Тейлор М.Э. "Экспериментальное исследование акустических характеристик гофрированных труб", Лаборатория контроля шума и вибрации, Технологический институт Стивенса, диссертация 1994.
  • (1974). "Гофрированные рога ", Scientific American, том 230. Манн и Ко.

внешняя ссылка