Lämpölaajenemisen fysiikka messinkiinstrumenteissa

Messinkiinstrumentit ovat tarkkuustyökaluja, jotka on valmistettu metalliseoksista.Tyypillisesti kuparin ja sinkin sekoitus, joka vastaa ennustavasti lämpötilan vaihteluihin.Tavallisten messinkiseosten lineaarinen lämpölaajenemiskerroin on noin 19 × 10−6 astetta. Käytännössä trumpetti, jonka kokonaispituus on noin 1,5 metriä, pidentää noin 0,029 mm jokaista 1 °C:n nousua kohti. Vaikka tämä määrä vaikuttaa pieneltä, kumulatiivinen 20 °C:n lämpötilan muutos voi muuttaa laitetta useilla senteillä, pakottaa pelaajan kompensoimaan tietoisesti.

Keltainen messinki (70% kuparia, 30% sinkkiä) ja kultainen messinki (85% kuparia, 15% sinkkiä) ovat hieman erilaisia laajentumiskertoimia, mutta vaihtelu on vähäinen kuin 5% ero. Mikä todella ajaa lämpötila-herkkyys on kokonaispituus putkia. Pidemmät välineet kuten tubat ja eufonit kokevat suurempi absoluuttinen laajennus. Esimerkiksi BB. tuuba 5,5 metriä putkia laajentaa lähes 0,1 mm / °C, tarpeeksi tuottaa huomattava peruspiki siirtymä aikana suorituskykyä.

Lämpölaajeneminen ei tapahdu tasaisesti koko väline. Kello, suuputki, viritys dioja, ja venttiilin kotelot ovat kaikki erilaisia paksuudet, geometriat, ja joskus eri seokset. Nämä erolaajennukset voivat tuoda mekaanisen stressin, erityisesti kiukkuinen nivelet. Siksi nopeasti kuumentamalla kylmä väline hiustenkuivaaja tai sijoittaa sen lähellä lämmitin on voimakkaasti lannistunut.

Lasketaan pitch Shift -siirtoa

Metallin laajenemisen aiheuttama pitkien muutos voidaan arvioida kaavalla Δf/f = -αΔT, jossa α on lineaarinen laajenemiskerroin. Metallin lämpötilan nousu 10 °C aiheuttaa perustiheyden putoamisen noin 1,9 senttiä (pitempi letku = alempi pitkiä). Tämä on kuitenkin vain osa tarinaa. Lämpimämpi ilma on vähemmän tiheää ja lähettää ääntä nopeammin, nostaa pituutta noin 3 senttiä/°C. Nettovaikutus riippuu siitä, kuinka nopeasti metalli tasapainottaa ympäristön kanssa. Kylmä laite tuodaan lämpimään vaiheeseen aluksi, koska ilmapatsas lämpenee nopeammin kuin metalli. Metallin vähitellen lämpenee, piki litteitä. Tämä dynaaminen vuorovaikutus selittää, miksi virittäminen on liikkuva tavoite ensimmäisten 15.

Materiaalit Messinkiseosten tiede

Laajennuskertoimien lisäksi eri messinkiseoksilla on erilliset lämpösuotuisat ominaisuudet ja mekaaniset vasteet. Punainen messinki (90% kuparia, 10% sinkkiä) on alempi lämmönjohtavuus kuin keltainen messinki, mikä tarkoittaa, että se kuumenee ja viilenee hitaammin. Punainen messinki on usein hierottu tummemmalle, lämpimämpi sävy. Nikkelihopea, jota käytetään yleisesti venttiilikomponentteihin ja liukuputkiin, sisältää kuparia, sinkkiä ja nikkeliä, mutta ei hopeaa. Sen laajenemiskerroin on pienempi kuin keltaisen messingin (noin 16 × 10−6 °C) ja joka tekee siitä dimensionaalisesti vakaamman. Siksi monet ammattilaistrumpetit ja pasuunat käyttävät nikkeli-silver-venttiilin vaippakoteloita ja ulkoliukujaa.

Suukappalekerroin

Suukappaleet ovat tyypillisesti valmistettu messinkiä (usein hopeaa tai kultaa pinnoitus) ja ovat pieniä massa, joten ne saavuttavat lämpötasapaino nopeasti. Kylmä suukappale voi vetää lämpöä pelaaja. huulet, vaikuttavat kohoavan joustavuutta ja mukavuutta. Kriittisesti, suukappaleen laajennus muuttaa kurkun ja takaovi mitat, joka muuttaa vastus ja intonaatio. Suukappale, joka laajenee hieman alentaa instrumentti.Soitin yleistä piki, mutta vaikutus on vähemmän voimakas kuin pääputken. Kuitenkin, käyttöliittymä suukappale ja ledepipe on yhteinen lähde istuma-asiat äärimmäisissä lämpötiloissa.

Pelaajat, jotka esiintyvät vaihtelevassa ilmastossa, pitävät usein kaksi suukappaletta: kevyempi yksi nopea lämmittely ja raskaampi vakaampi kun instrumentti on jopa lämpötila. Tämä on erityisen yleistä ammattiorkesteri-trumpettipelaajien jotka vaihtavat kylmäpit orkestereita ja lämpimiä vaiheita.

Venttiili ja liukuu mekaniikka alle lämpötila stressi

Venttiilit ja liukumäet ovat mekaanisesti herkimpiä osia messinkiinstrumentissa. Ne luottavat tiukkoihin toleransseihin (usein alle 0,05 mm:n puhdistuma) ja asianmukaiseen voiteluun. Lämpötila vaikuttaa sekä metallin mittoihin että voiteluaineen viskositeettiin. Alle 10 °C:ssa useimmat öljypohjaiset venttiiliöljyt paksuuntuvat, mikä aiheuttaa hidastempoisen venttiilin toiminnan; alle jäätymisen, ne voivat tiivistyä kokonaan. Synteettiset öljyt ovat erittäin monipuolisia, tyypillisesti -20 °C:ssa, mutta jopa ne menettävät tehonsa äärimmäisen kylmässä.

Korkeassa kuumuudessa (yli 35 °C), öljyt ohenevat ja voivat valua pois, jättäen venttiilit kuiviksi ja taipuva naarmuuntumaan. Piipohjainen pasuuna liukurasvat voivat kääntyä kiiltävä kesällä, aiheuttaa liuku tuntuu löysä ja vaatii usein uudelleen. Vuorovaikutus venttiilin kotelon ja männän välillä on kriittinen. Messinkikotelo laajenee nopeammin kuin nikkeli-pinnoitettu tai Monel mäntä, mahdollisesti aiheuttaa sitomista. Monel (nikkeli-kopteriseos) suositaan mäntäventtiilejä, koska sen alhainen laajennuskerroin ja erinomainen korroosionkestävyys. Rotaatioventtiilit, yhteinen Ranskan sarvet ja eufonit, käyttää eri mekanismia.

Ilmaston voiteluvalinta

Muusikoiden, jotka esiintyvät vaihtelevassa ilmastossa, tulisi valita olosuhteisiin räätälöidyt voiteluaineet:

  • Kylmä sää (alle 10 °C):[] Käytä ohutta, synteettistä venttiiliöljyä (esim. Hetman 1, Blue Juice) ja kevyttä liukurasvaa. Vältä vesipohjaisia voiteluaineita, jotka voivat jäätyä ja aiheuttaa tarttumista.
  • Hot sää (yli 30 °C):[] Vaihda raskaampiin öljyihin (esim. Hetman 2 tai 3) ja paksumpiin liukurasvoihin (esim. Yamaha Slide Grease).
  • Hummeriolosuhteet:[] Harkitse venttiilijousien ja koteloiden korroosionestokäsittelyjä. Kosteudenhallintaan auttavat silikageelipakkaukset.

Säännöllinen puhdistus ja uudelleenvoitelu ovat välttämättömiä lämpötilan ääripäiden välillä liikkuessa. Pitkäsävyinen lämmittely jakaa voiteluaineet tasaisesti ennen vaativia kohtia.

Kosteuden ja lumoutumisen rooli

Lämpötilan muutokset ovat lähes aina mukana kosteuden vaihtelut. Lämmin ilma pitää enemmän kosteutta. Kun kylmä messinki väline tulee lämmin, kostea huone, kondensaatio muotoja kaikilla pinnoilla.Sisällä putki, venttiili varret ja liukumäki. Tämä kosteus pesee pois voiteluaineet, nopeuttaa korroosiota, ja luo gurgling ääniä aikana. Kondensaatio sisällä leadepipe ja viritys liukumäki on erityisen ongelmallista, koska se häiritsee ilmapatsas ja aiheuttaa sputterointi.

Jos kondensaatiota ei pyyhitä pois pelaamisen jälkeen, se edistää punaista mätää (desincifyation), eräänlaista korroosiota, joka syö pois messinkiä, jättäen punertavan huokoisen pinnan. Punainen mätä on peruuttamaton ja johtaa usein vuotoja putkiin ja juote niveliin. Tämän lieventämiseksi muusikoiden pitäisi kuivata soitin sisustus pyyhkäisypyyhkäisyllä tai nukka-vapaalla kankaalla jokaisen käytön jälkeen, erityisesti kun on siirrytty kontrastiympäristöjen välillä. Jotkut pelaajat varastoivat kuivausainepakkauksen kotelon sisällä absorboimaan jäljellä olevaa kosteutta. Nykyaikaiset synteettiset pyyhkeet, kuten Protecin tai Envy-tossut, ovat tehokkaita kaikille messinkilaitteille.

Korroosio ja pitkäaikainen käyttö

Toistuvat kondensaatio- ja kuivaussyklit nopeuttavat korroosiota juotosnivelissä ja saumoissa. Lakatuilla tai pinnoitetuilla laitteilla voidaan tarjota suojaa, mutta sisustus on aina avoin. Ammattilainen puhdistaa vuosittain perusteellisesti, sisältäen ultraäänikylpy, saumanpoiston ja uudelleenvoitelun. Voi pidentää instrumentti elämää merkittävästi. Kiertue muusikot tai ne, jotka pelaavat ulkona, myös keskisesonki puhdistus on suositeltavaa.

Mittarikohtaiset vasteet lämpötilaan

Eri messinkilaitteilla on erilliset lämpötila-herkkyys johtuen suunnittelusta, putkiston pituudesta ja pelitekniikasta.

Trumpet, Cornet ja Flugelhorn

Nämä välineet ovat suhteellisen lyhyitä putkia (1.3..1,5 m) ja pieniä porahalkaisijat. Ne reagoivat nopeasti lämpötilan muutoksiin, koska metallimassa on alhainen. Trumpetti voi saavuttaa tasapainon 10.15 minuutin peliaikaa. Kuitenkin, viritysliukumäki on lyhyt, joten korvaus pitkistä liukuu on rajoitettu. Trumpettipelaajat usein luottaa kohouma ja dia säätö hienosäätö. Piccolo trumpetti (puoli pituus) on vieläkin herkempi; 5 °C muutos voi siirtyä pitch 10 senttiä, mikä edellyttää venttiilin-side valinta muutoksia. Flugelhorns, jossa niiden suurempi pora ja kartiomainen, lämpenee hieman hitaammin, mutta ovat vähemmän alttiita äärimmäinen pitkiä keinut johtuu niiden mellow vastaus.

Trommi

Pasuuna on pitkä pääliukumäki (noin 2,7 m tenorissa, jopa 3,5 m bassopasuunassa) vaikuttaa erityisesti lämpötilaan. Kylmät olosuhteet aiheuttavat liukumäen supistumisen, jolloin kannat tuntuvat lyhyemmältä ja toteaa terävämmin. Toisaalta lämpö pidentää liukumäen, litistys muistiinpanoja. Trombonipelaajien on säädettävä liukumäen asentoja jatkuvasti lämmityksen aikana. Käsiliukumäki on pidettävä öljytty ja ilman kondensaatiota välttää kiinni. Monet ammattilaiset käyttävät diaöljyä korkea viskositeetti indeksi (esim., Trombotine) ylläpitää johdonmukaista toimintaa lämpötila-alueilla.

Ranskansarvi

Horns on kartiomainen pora ja monimutkainen kääri noin 4 m putkia kaksinkertainen sarvi. Laaja putki tekee niistä erittäin lämpötila-herkkä. Roottorien ja jousiliitokset.Voi tulla jäykkä kylmässä säässä, koska roottorimekanismi perustuu tarkka porrastus. Hornin pelaajat käyttävät usein kevyempi roottoriöljy talvella ja raskaampi öljy kesällä. Viritysliukumäki torvessa on myös pitkä, jolloin suurempi säätöalue. Jotkut pelaajat kuljettavat pieni lämpömittari tarkistaa ympäristön lämpötila ennen virittämistä.

Tuba ja Eufonium

Nämä suuret välineet ovat eniten putki (jopa 9 m BB. tuuba). Ne kestää pisin lämmittää.20.30 minuuttia jatkuvaa pelaamista. Niiden massiivinen metalli massa viipeellä jälkeen ympäristön lämpötilan muutoksia, aiheuttaa pitch epävakautta ulkona suorituskykyä. Tuba pelaajat joskus käyttää viritys liukumäkiä tai erikoistuu suukappaleita kompensoida jatkuva kylmän aiheuttama tasaisuus. Eufonit, niiden kompensointijärjestelmät, ovat hieman vähemmän herkkiä, koska lisäputki on jo kytketty. Venttiilit nämä välineet ovat suuria ja vaativat paksumpia voiteluaineita kylmässä säässä välttää hitautta.

Lämpötilanhallintaan liittyvät historialliset lähestymistavat

Ennen modernia voiteluainetta ja tuotannon toleranssit, messinki soittimien oli oltava kekseliäitä. 18th ja 19th vuosisadat, sotilasbändit esittävät ulkona talvella lämmittää soittimiaan tulipalo tai kääriä ne liinat. Luonnollinen-trumpetti ja sarvipelaajat käyttivät roistoja (irrotettavat putkiosat) esilämmitetty säätää viritys. Käytännössä, joka vaati useita crooks eri lämpötiloissa. Keksintö viritysliukumäki 18th century oli suora vastaus tarpeeseen on-the-lento stock korjaus ilman muutoksia crooks.

Avaimet ja venttiilin alkulaitteet eivät olleet yhtä luotettavia mekanismeja; kylmä sää aiheutti usein venttiilien tarttumisen tai vuodon. Pelaajat kehittivät tavan puhaltaa lämmintä ilmaa instrumenttiin ennen pelaamista, ja jotkut käytetyt öljylamput lämmittämään metallia. Nykyään materiaalitiede on antanut meille paremman vakauden, mutta taustalla oleva fysiikka pysyy samana. Tämän historian ymmärtäminen auttaa moderneja muusikoita ymmärtämään, miksi kärsivällisyyttä ja lämmittelyä ei neuvotella.

Käytännön huoltorutiinit lämpötilan muuttamista varten

Jotta voidaan säilyttää luotettava suorituskyky kaikissa lämpötilavaihteluissa, sisällyttää nämä ehkäisevät vaiheet rutiiniin:

  1. Ennen lämmitä instrumentti:[[] Ennen suorituskykyä, pelata pehmeästi instrumentti 5.10 minuuttia vähitellen tuoda metallin pelilämpötilaan. Vältä kovaa pelaamista vasta lämmittelyn jälkeen, koska nopea laajennus voi korostaa juotin nivelet.
  2. Käyttölämpötilassa:[ Pidä laite hallitussa ympäristössä ennen keikkaa. Äkkiä lämpötila shokit ovat pahempia kuin asteittain vuoroja. Käytä pehmustettu kotelo eristää kuljetuksen aikana. Jotkut pelaajat käyttävät kotelon kannen lisäeristystä.
  3. Käytä lämpötilakohtaisia voiteluaineita:[] Vaihda talven ja kesän öljy- ja rasvalaatujen välillä. Pidä varavoiteluaine kotelossasi. Testaa venttiilin toimintaa öljyillä, joita aiot käyttää ennen suorituskykyä.
  4. Tarkista viritys usein:[] Lämmityksen jälkeen soita viitekenttä (esim. konsertti B.) ja säädä pääviritysliukumäki tarpeen mukaan. Tarkista 10.15 minuutin jälkeen ja uudelleen puolivälin suorituskyky. Ulkona olosuhteissa tarkista viritys 20 minuutin välein.
  5. ) Vedä soitin jokaisen käyttökerran jälkeen:[]] Erityisesti kun siirryt lämpimästä kylmään ympäristöön, kondensaatiomuotoa sisällä. Käytä pyyhettä jokaiselle oksalle. Joustavat pyyhkäisynäytteet tekevät tämän helpoksi kaikille messinkilaitteille. Pasuunassa on tehokas vetokansi.
  6. Ajankohtaista ammatillista huoltoa kahdesti vuodessa:[[]] Ennen talvea ja ennen kesää teknikko tarkastaa ja puhdistaa laitteen. Ne voivat korvata kuluneet huovat, korkki, ja jouset, jotka voivat olla alttiimpia äärimmäisissä lämpötiloissa.

Ulkoesitysten hätäkorjaukset

Jos sinun on pelattava hyvin kylmässä tilassa (alle 5 °C), ota huomioon nämä vinkit:

  • Käytä ohutta hanskaa pitääksesi kätesi lämpiminä ja pidä samalla venttiilien kosketusta.
  • Käytä tuulisuojaa tai kannettavaa lämmitintä lavalle luoda mikroilmastoa instrumentin ympärille.
  • Puhalla lämmintä ilmaa suukappaleeseen ennen pelaamista esilämmittääksesi lyijyputken (älä kondensoi kosteutta).
  • Hyväksy, että osittainen muistiinpanot voivat vaatia vaihtoehtoisia sormenjäljet pysyä vireessä. Äärimmäisen kylmässä, pelata mykkä vähentää ilmavirtaa ja pitää väline lämpimämpi.

Päätelmä: Lämpötilan vaihtelun hallinta

Lämpötilan muutokset ovat jatkuva kumppani messinkimuusikoille, vaikuttavat metallin laajennus, voiteluaine viskositeetti, ilmapatsaan nopeus, ja jopa pelaaja oman huuli joustavuutta. Ymmärtämällä fysiikan takana nämä vaikutukset, valitsemalla asianmukaiset voiteluaineet, ja ottamalla ennakoivaa huoltoa tottumukset, pelaajat voivat minimoida häiriöitä ja keskittyä ekspressional suorituskykyä.

Olitpa opiskelijatrombonisti soittamassa lämmittämättömässä bändihuoneessa, kiertelemässä trumpettia, joka esiintyy kesäjuhlilla, tai tuubansoittaja marssimassa kylmän paraadin läpi, avain on valmistelu. Muutama minuutti tietoista lämmittelyä ja harkittua hoitoa voi säästää sinut intonaatiopäänsäryistä ja mekaanisista hikkauksista. Lisäksi Yamaha. Lisätietoja messinkiinstrumenttien tieteestä, kuten ] Uuden Etelä Walesin yliopiston messinkia akustiikkasivulle[[[] tai valmistajan ohjeista, kuten [[]Bach.

Muista: sinun messinki väline on tarkkuus työkalu, joka vastaa sen ympäristö. Työskentele sen kanssa, ei sitä vastaan, ja sinä tuottaa kaunis ääni riippumatta vuodenajasta.