Физика на топлинната експанзия в инструменти за месинг

Инструментите за сутиен са прецизни инструменти, изработени от метални сплави, обикновено смес от мед и цинк, които отговарят предсказуемо на температурни колебания. Коефициентът на линейно топлинно разширение за общи месингови сплави е приблизително 19 × 10−6 на градус Целзий. За да се постави това на практика, тръба с обща дължина на верижните тръби около 1,5 метра ще се удължи с около 0.029 mm за всеки 1 °C увеличение. Докато този брой изглежда малък, натрупване 20 °C температурна промяна може да промени инструмента с няколко цента, принуждавайки играча да компенсира съзнателно.

Специфичните сплави са от значение. Жълт месинг (70% мед, 30% цинк) и златен месинг (85% мед, 15% цинк) имат малко по-различни коефициенти на разширение, но промяната е по-малка от 5% разлика. Това, което наистина кара температурата чувствителност е общата дължина на тръбите. По-дълги инструменти като туби и euphoniums опит по-голяма абсолютна експанзия. Например, а . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Топлинното разширение не се случва равномерно в инструмента. Камбаната, тръбата за уста, настройката пързалки, и клапите имат различни дебелини, геометрии, а понякога и различни сплави. Тези диференциални разширения могат да въведат механичен стрес, особено в запържените стави. Ето защо бързо отоплението на студен инструмент със сешоар или поставянето му близо до нагревател е силно обезкуражаващо, може да се спускат на светлинна или да се спояват шевове.

Изчисляване на Shift на Pitch

Промяната на терена, причинена от металното разширение, може да се изчисли с формулата Δf/f = -α. Когато α е коефициентът на линейно разширение. A 10 °C повишаване на температурата на метала води до фундаментална честота да падне с около 1.9 цента (по-дълга тръба = по-ниска терена). Въпреки това, това е само част от историята. По-топлият въздух е по-малко плътен и излъчва звук по-бързо, повишаване на терена с около 3 цента на °C. Нетният ефект зависи от това колко бързо металът се уравновесява с околната среда. Студеният инструмент, внесен на топлото ниво първоначално играе рязко, защото въздушната колона се затопля по-бързо от метала. Тъй като металът постепенно се затопля, терена. Тази динамична интерплейна обяснява защо кът е кът за движение през първите 1520 минути на игра.

Материали Science of Briss сплави

Освен коефициентите на разширение, различни месингови сплави имат различни термални проводимост и механични отговори. Червен месинг (мед), 10% цинк) има по-ниски топлопроводимост от жълт месинг, което означава, че се нагрява и охлажда по-бавно. Инструментите, направени от червени месинг (често се предвещават за тяхната по-тъмна, по-топъл тонус (могат да отнемат повече време, за да стабилизират терена при променящите се температури). Нико сребро, често използвани за компонентите на клапите и слайд тръбите, съдържа мед, цинк и никел, но не и сребро. Коефициентът на разширение е по-нисък от този на жълтия месинг (около 16 × 10−6 на °C), което го прави по-оразмерно стабилен. Ето защо много професионални тромбови тръби и тромбони използват никел-сни гирлянди и външни слайдове, те поддържат по-добри процепции през температурните люлки.

Факторът на устатта

Устните обикновено са изработени от месинг (често със сребро или злато покритие) и са малки в маса, така че те достигат до термално равновесие бързо. Студеният мундщука може да привлече топлина от играча горнище устни, засягащи гъвкавост и комфорт. По-критично, мундщука разширяване променя гърлото и размери на гърба, което променя съпротивлението и интонация. Мундщука, която се разширява леко ще намали инструмента . Темплейта на цялото пространство, но ефектът е по-малко изразен от този на основната нишка. Въпреки това, интерфейсът между мундщука и оловната тръба е общ източник на кътници в температурата екстремни условия става по-невлажно, когато топли, потенциално причинява изтичане на въздух.

Играчите, които се представят в променливи климатици, често пазят два мундщука: по-лек за бързо загряване и по-тежък за стабилно хвърляне, след като инструментът достигне температура. Това е особено често сред професионалните оркестри, които сменят оркестри и топли етапи.

Клапа и плъзгане механика под температура стрес

Клапите и плъзгачите са най-механично чувствителните части на месинговия инструмент. Те разчитат на тесни допустими отклонения (често по-малко от 0.05 mm) и правилното смазване. Температурата влияе както на металните размери, така и на смазочния вискозитет. Под 10 °C, повечето петролни клапи се сгъстяват, което води до застойно действие на клапата; под замръзване могат да се замразят напълно. Синтетичните масла имат по-широк обхват на работа, обикновено до -20 °C, но дори губят ефективност при екстремен студ.

В висока топлина (над 35 °C), масла тънки и може да работи, оставяйки клапани сухи и склонни към надраскване. Силиконова-базирани thrombone слайд греси могат да се превърне runnny през лятото, което причинява плъзгане да се чувстват хлабави и изисква често повторно заварване. Интерпретацията между клапата корпус и буталото е от решаващо значение. А месингов корпус се разширява по-бързо от никел-плоско или Monel бутало, потенциално причинява свързване. Monel (никел-копър сплав) е approved за бутало клапани, тъй като на ниското си разширение коефициент и отлично устойчивост на корозия. Ротационни клапи, общи за френски рога и euphoniums, използват различни механизми и струни, които могат да се схванат и в студено време, поради ниския си коефициент на разширение и отлично устойчивост на корозия. Роторни клапани, общи за френски рога и еуфони, използват различни механизми и струни, които могат да се захванат и в студените условия поради прецизите на изрезите.

Смазочна селекция за климата

Музикантите, които изпълняват в променлив климат, трябва да избират смазочни материали, съобразени с условията:

  • Студено време (под 10 °C): [ Използвайте тънки, синтетични клапи масла (напр. Hetman 1, Blue Juice) и леки греси за плъзгане. Избягвайте водни смазочни материали, които могат да замръзнат и да причинят залепване.
  • Горещо време (над 30 °C):[ Превключване към по-тежки масла (напр. Hetman 2 или 3) и по-дебели греси за плъзгане (напр. Yamaha Slide Grease).
  • Устойчиви условия: Помислете за антикорозионни лечения на клапани пружини и гилзи. Силиконови гел пакети в случая помагат за контрол на влагата.

Редовното почистване и повторната смазване са от съществено значение при движение между температурните екстреми. Обширно загряване с дълги тонове разпространява смазочни материали равномерно преди взискателни пасажи.

Ролята на влажността и уплътнението

Топлият въздух задържа повече влага. Когато студен месингов инструмент влезе в топло, овлажняващо помещение, формите на кондензация на всички повърхности в системата, на клапите и под слайдовете. Тази влага отмива смазочните материали, ускорява корозията и създава гърчиращи звуци по време на игра. Кондензацията вътре в тръбата и тунинг плъзгането е особено проблематично, защото тя нарушава въздушната колона и причинява размразяване.

Ако не се избърше след игра, тя насърчава червения гниене (дезинкификация), форма на корозия, която се изяжда в месинг, оставяйки червеникаво, пореста повърхност. Червен гниене е необратим и често води до течове в тръби и стави за припояване. За да се смекчи това, музикантите трябва да изсуши интериора на инструмента с тампон или лен без тампон след всяка употреба, особено след като се движат между контрастни среди. Някои играчи съхраняват опаковки от дезикант вътре в случая, за да абсорбират остатъчна влага. Съвременните синтетични тампони, като протестни или завивки, са ефективни за всички месингови инструменти.

Корози и дълготрайна носилка

Многократните цикли на кондензация и сушене ускоряват корозията при спойлери и шевове. Инструментите с лакирани или навити покрития предлагат известна защита, но интериорът винаги е открит.

Специфични за инструмента отговори на температурата

Различните месингови инструменти имат различна температура чувствителност поради дизайн, дължина на тръбите и техника на игра.

Тръмпет, корнет и фрутилхорн

Тези инструменти имат сравнително къси горнища (1.3.31.5 м) и малки диаметъра на бора. Те реагират бързо на температурни промени, защото металната маса е ниска. Тромпет може да достигне равновесие в рамките на 10 .15 минути игра. Обаче, слайдът на настройката е кратък, така че компенсация за дрейф на терена е ограничен.Тръмпет играчите често разчитат на омбухура и плъзгане корекции за фина настройка. Пиколо тръба (половината) е още по-чувствителна; 5 °C промяна може да се измести терена с 10 цента, изисквайки смяна на клапаните отстрани.

Тромбонен кост

Тромбоните дълги основни слайдове (около 2,7 м в тенор, до 3,5 м в бас тромбон) е особено засегната от температурата. Студените условия причиняват плъзгане към договор, което прави позициите се чувстват по-къси и отбелязва по-остър. Обратно, топлина удължава плъзгането, flattening нотки. Тромболистите трябва да регулирате плъзгащи позиции непрекъснато по време на загрявка. Ръката плъзгане трябва да се поддържа смазка и без кондензация, за да се избегне залепване. Много професионалисти използват плъзгащо масло с висок вискозитет индекс (напр. тромботин) за поддържане на последователно действие през температурните диапазони.

Френски рог

Роторни клапи, използващи офсет и струни, могат да се схванат в студено време, защото механизмът на офшорните работи разчита на точните процепи. Често играчите на клаксона използват по-леко олио през зимата и по-тежките масла през лятото. Подреждането на клаксона също е дълго, което позволява по-голям диапазон на регулиране.

Туба и Еуфониум

Тези големи инструменти имат най-много верижните линии (до 9 м в туба). Те вземат най-дългата да се затопли нагоре . 20 . 30 минути на непрекъснато игра. Тяхната масивна метална маса изостава зад промените в температурата на околната среда, причинявайки нестабилност на терена по време на външни изпълнения. Туба играчите понякога използват таунинг плъзгачи или специализирани мундщука, за да компенсират постоянна студено индуцирана плоскост. Еуфониуми, с техните компенсационни системи, са малко по-малко чувствителни, защото допълнителни тръби вече са ангажирани. Клапаните на тези инструменти са големи и изискват дебели лубриканти в студено време, за да се избегне мудност.

Исторически подходи към управлението на температурата

През 18-ти и 19-ти век военните групи, извършващи навън през зимата, ще се затоплят с инструментите си от огъня или ще ги увиват в дрехи. Природен тръбен и роговик използват мошеници (разглобяеми секции) предварително загрят, за да се настроят готварски практики, които изискват носенето на множество мошеници за различни температури.

Клавиатурите и инструментите за ранни клапи имаха по-малко надеждни механизми; студеното време често причиняваше на клапаните да се залепват или да изтичат. Играчите развиха навика да вдишват топлия въздух в инструмента преди да свирят, а някои използвани маслени лампи за затопляне на метала. Днес науката ни даде по-добра стабилност, но основната физика остава същата. Разбирането на тази история помага на съвременните музиканти да разберат защо търпението и загрявката не се преподават.

Практическа поддръжка рутинни за промяна на температурата

За да поддържате надеждно представяне при температурни люлки, включете тези превантивни стъпки в ежедневието си:

  1. Предварително затопли инструмента си: Преди изпълнение, играе леко в инструмента за 5 год. 10 минути, за да се намали постепенно до довеждане на метала до игра на температура. Избягвайте силно да свирите до след загрявка, тъй като бързото разширяване може да стрес припои ставите.
  2. Сторе при температура на игра: Дръжте инструмента в контролирана среда преди концерт. Внезапните температурни удари са по-лоши от постепенните смени. Използвайте калъф с добавка, за да изолирате по време на транспортиране. Някои играчи използват калъф за допълнителна изолация.
  3. Използвайте специфични за температурата смазочни материали: Превключване между зимните и летните класове масло и грес. Съхранявайте резервния смазка в случай. Тествайте действието на клапана с маслата, които планирате да използвате преди изпълнението.
  4. Чакай настройка често: След загрявка, играят референтен терен (напр., концерт B го) и коригира основната слайд на тунинг, когато е необходимо. Проверете отново след 10 .15 минути и отново по средата на изпълнение. В външни условия, проверете настройка на всеки 20 минути.
  5. Изсушете инструмента след всяка употреба: Особено при преминаване от топла към студена среда, форми на кондензация вътре. Използвайте тампон за всеки клон. Гъвкави тампони правят това лесно за всички месингови инструменти. За тромбони, дърпащ-чрез плат е ефективен.
  6. Schegrae професионална поддръжка два пъти годишно:[ Преди зимата и преди лятото, има техник инспектира и почистват вашия инструмент. Те могат да заменят износени филцове, коркови тапи и пружини, които могат да бъдат по-уязвими при екстремни температури.

Аварийни поправки за външни изпълнения

Ако трябва да играете в много студени условия (под 5 °C), помислете за тези съвети:

  • Носете тънки ръкавици, за да поддържате ръцете си топли, като същевременно поддържате тактилна обратна връзка с клапаните.
  • Използвайте ветрогенератор или преносим нагревател на сцената, за да създадете микроклимат около инструмента.
  • Издухайте топлия въздух в мундщука преди да загреете оловната тръба (внимателно да не кондензирате влагата).
  • Приемете, че частичните бележки могат да изискват алтернативни пръсти, за да останат в тон. В екстремен студ, играят с ням, за да се намали въздушния поток и да се запази инструмента топло.

Заключение: Майсторство на температурата

Температурните промени са постоянен спътник за месингови музиканти, засягащи разширението на метала, смазочния вискозитет, скоростта на въздушната колона, и дори на играча собствена гъвкавост устна. Чрез разбиране на физиката зад тези ефекти, избора на подходящи смазочни материали, и приемане на проактивни навици за поддръжка, играчите могат да минимизират прекъсвания и да се фокусират върху изразително изпълнение.

Независимо дали сте студент тромбонист, който свири в стая без загряла лента, товерна, изпълняваща летни фестивали, или туба играч маршируваща през хладка парад, ключът е подготовка. Няколко минути съзнателно загрявка и предвидливо обслужване може да ви спести от интонация главоболие и механични хълцания. За по-нататъшно четене на науката на месингови инструменти, консултирайте се с ресурси като Университет на Нов Южен Уелс Брас Акустика страница или производителя ръководства като [[FLT:]Bachs грижи инструкции. За по-дълбоки гмуркания в топлинни ефекти върху музикалните акусиии, статии като тази научноизследователска хартия върху температурните ефекти[[FLT:]] предоставят количествени данни. Освен това,

Запомнете: месинговият инструмент е прецизно средство, което отговаря на средата му. Работете с него, а не срещу него и ще произвеждате красив звук, независимо от сезона.