ﺑﻬﺒﻮد ﺧﻮاص ﺻﻮﺗﯽ ﭼﻮب ﮔﺮدو )Juglans regia( ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ارﺗﻌﺎﺷﺎت ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﻣﺼﻨﻮﻋﯽ و ﺗﺴﺮﯾﻊ ﺷﺪه

Improving acoustic properties of walnut wood (Juglans regia) by artificial, speeded up mechanical vibrations

سابقه و هدف استفاده از چوب در ساخت سازهاي موسيقي قدمتي ديرينه در سرتاسر جهان دارد. سازندگان ساز همواره در تلاش هستند تا با تيمارهاي خاص كيفيت چوب ها را براي توليد ساز با كيفيت، ارتقاء بخشند. در اين بين چوب گردو از ديرباز براي ساخت ساز سنتور كه از سازهاي ملي ايران است به كار رفته است. صداي اين ساز به شدت به كيفيت چوب و نحوه ساخت ساز بستگي دارد. اما در كنار انتخاب چوب مناسب و شيوه ساخت آلات موسيقي، همه نوازندگان اعتقاد دارند كه در صورت نگهداري مناسب و نواختن ساز، به مرور زمان، صداي آن بهتر يا اصطلاحا جا افتاده مي شود. از آنجاييكه در طي نواختن ساز، چوب تحت ارتعاش قرار مي گيرد، در اين تحقيق اين فرضيه مورد آزمون قرار گرفت كه اگر چوب پيش از استفاده در ساخت ساز و به منظور شبيه سازي نواختن ساز و بهبود ويژگي هاي آكوستيكي چوب، تحت ارتعاشات مصنوعي تسريع شده قرار بگيرند، چه تغييري در خواص صوتي آن پديد مي آيد. مواد و روش ها از اينرو در اين تحقيق، 10 نمونه چوب گردو (Juglans regia) با ابعاد 8×40×200 ميليمتر (5 عدد با برش شعاعي و 5 عدد با برش مماسي) تهيه شدند. خواص صوتي آنها با استفاده از روش غير مخرب بينگ اندازه گيري شد تا از يكساني نمونه ها مطمين شويم. آنگاه به مدت يك ماه تحت ارتعاشات ضعيف و بعد دو ماه تحت ارتعاشات قوي تر قرار گرفتند. براي اين كار دو دستگاه ويبراتور طراحي و ساخته شد كه با استفاده از خاصيت مغناطيسي لرزش ضعيف و با استفاده از جرم خارج از مركز لرزش قوي توليد مي كردند. خواص آكوستيكي و مكانيكي چوب ها مانند مدول يانگ، سرعت صوت، ميرايي، ضريب تشعشع صوت و امپدانس، قبل و بعد از ارتعاشات اندازه گيري شد. در پايان براي بررسي ماندگاري تغييرات، نمونه ها به مدت يك ماه در حالت بدون ارتعاش در اتاق كليما نگهداري شده و خواص صوتي آنها دوباره اندازه گيري شد. يافته ها نتايج نشان داد كه ارتعاشات ايجاد شده بر روي نمونه ها اثر مثبتي بر خواص صوتي چوب داشته است. قرارگيري نمونه ها در معرض ارتعاش ضعيف اثر چنداني بر ميانگين تغييرات نداشته اما اعمال ارتعاش قوي طي يك ماه اول باعث افزايش خواص صوتي شده است. اما در ماه دوم اعمال ارتعاشات قوي تغيير چنداني ايجاد نكرد. اگرچه بر اساس تحليل آماري اين تغييرات حتي در ماه اول معنادار نبود اما ارتعاشات اعمال شده باعث بهبود 3 درصدي ويژگي هاي صوتي نمونه هاي مورد آزمايش شد. با گذشت يك ماه از اتمام ارتعاشات تغيير حاصل شده در ميرايي به حالت اوليه برگشت اما باقي خواص آكوستيكي مانند مدول يانگ، سرعت صوت و غيره بهبود حاصله را تا حدود زيادي حفظ كردند. نتيجه گيري نتايج به دست آمده از نظر آماري معنادار نبوده است و مقدار افزايش در حد 3 درصد بسيار كم بوده است با اين حال مي توان نتيجه گرفت كه اگر ارتعاشات مصنوعي بطور درازمدت اعمال شوند، احتمال بهبود خواص صوتي چوب وجود دارد.

Background and objectives: Wood has been used for making musical instruments for a long time around the world. Manufacturers of these instruments are always trying to improve the quality of wood to make better sound by using special treatments. Santour (Iranian traditional music instrument) is usually made from walnut wood and the quality of its sound is highly dependent on the quality of wood and fabrication methods. Besides choosing the proper wood and manufacturing technics, all performers agree that if an instrument is kept in proper situation, by playing it, the sound quality will become better over the time. As the wood in instruments is under mechanical vibrations during playing, this hypothesis has been investigated that if the wood is imposed to artificial vibrations similar to real music playing, before being used to make the instrument, what changes will occur in its sound characteristics. Materials and methods: To do this, 10 specimens of walnut wood Juglans regia (5 tangential and 5 radial) with dimensions of 200×40×8 mm3 has been prepared. In order to be sure about the similarities of specimens, the acoustic properties of them has been measured. Then all the woods were imposed to light vibrations for 1 month and then heavier vibration for next 2 months. Two vibrating machines were designed and built which produced light vibrations by magnetic force and heavy vibrating by eccentric mass. The acoustic and mechanical properties of wood like Young's modulus (E), sound speed, sound radiation coefficient, Tanδ, were measured before and after vibrating using nondestructive Bing method. Then the woods remained without vibration for another month to find out the durability of changes and the acoustical properties of them were measured again. Results: The results of this research show that these vibrations have improved the acoustic properties of wood. The light vibration had almost no effect on the specimens but the heavier vibration after one month improved the sound quality of wood up to 3% including Young's modulus, sound speed, sound radiation coefficient, and Tanδ. But in the second month of imposing heavy vibrations no significant change was observed. However statistical analysis shows that this changes are not meaningful. One month after finishing the vibrations, Tanδ returned to the previous amount but improvement in E and other acoustic properties looked permanent. Conclusion: The results were not statistically significant and the 3% improvement was very low but meanwhile it can be concluded that if artificial vibrating is imposed for a long time there is a possibility to improve acoustical propertied of wood.