Акустические свойства древесины кедра

Обновлено: 07.07.2024

резьба по дереву • домовая резьба • резные наличники • резной декор • мебель • двери • лестницы

как заказать * доставка * оплата

показатели, характеризующие распространение звука в древесине

Как известно, звук представляет собой колебания, волнообразно распространяющиеся в упругих средах. Особенности распространения звуковых колебаний зависят от физических свойств среды и характеризуются рядом показателей. Скорость распространения звука тем больше, чем меньше плотность среды р и выше ее жесткость (модуль упругости Е). При распространении волны в направлении колебательного движения частиц (продольные волны) твердых материалов между скоростью и физическими параметрами материала существует зависимость.

С наибольшей скоростью звук распространяется вдоль волокон, значительно медленнее в радиальном и еще медленнее в тангенциальном направлениях. Скорость распространения звука по разным направлениям в древесине некоторых пород приведена в табл. На основании данных этой таблицы можно принять, что звукопроводность вдоль волокон относится к звукопроводности в радиальном и тангенциальном направлениях в среднем, как 4 : 1. Однако абсолютные значения скоростей распространения звука для некоторых пород существенно отличались от данных, приведенных в табл. Так, скорость распространения колебаний в березе (вдоль волокон) оказалась равной 5190 м/сек. С возрастанием влажности и температуры скорость распространения звука в древесине значительно падает. Скорость распространения звука в других материалах такова: в железе 5000, меди 3710, пробке 430—530 м/сек. Как видим, скорость распространения звука в древесине вдоль волокон примерно такая же, как в металлах.

скорость распространения звука в древесине по разным направлениям

Порода	Скорость распространения звука, м/сек
Порода	вдоль волокон	в радиальном направлении	в тангенциальном направлении
Сосна	5030	1450	850
Пихта	4600	1525	860
Ясень	5065	1510	1370
Дуб	4175	1665	1400
Клен	4450	1670	1125
Явор	4870	1625	1230
Береза	3625	1995	1535
Ольха	5060	1485	1135

Важной акустической характеристикой материала при оценке его способности отражать и проводить звук является удельное волновое сопротивление, определяемое произведением плотности на скорость звука. Данные об этом показателе приведены в табл.

величины акустического сопротивления некоторых материалов

Материал	Скорость распространения звука, м/сек	Плотность, г/см 3	Акустическое сопротивление
Железо	5000	7,8	39000
Бетон	2200	2,2	4840
Кирпич	3600	1,5	5400
Стекло	5000	2,5	12500
Дуб	4200	0,7	2940
Ель	5000	0,45	2250
Пробка	430	0,24	103
Воздух	330	0,0013	0,43

По мере распространения звуковых волн в материале вследствие потерь энергии на внутреннее трение происходит затухание колебаний. При этом величина амплитуды уменьшается по экспоненциальному закону. Для характеристики скорости затухания колебаний и одновременно величины внутреннего трения материала используют безразмерный показатель — логарифмический декремент затухания, численно равный натуральному логарифму отношения двух амплитут, отделенных друг от друга интервалом в один период. Логарифмический декремент у хвойных пород в 1,3—1,7 раза меньше, чем у лиственных (у сосны и ели соответственно 207 • 10 -4 и 222-10 -4 ; у ясеня и бука 318 • 10 -4 и 360 -10 -4 ).

звукоизолирующая и звукопоглощающая способность древесины

Звукоизолирующая способность древесины характеризуется ослаблением давления прошедшего через нее звука. Звуковое давление возникает в газовой или жидкой среде при прохождении звуковых волн. Величина его может изменяться в очень широких пределах, поэтому для оценки уровня звукового давления применяют логарифмическую шкалу, в которой за начало отсчета принято давление на пороге слышимости. Уровень звукового давления измеряется в относительных логарифмических единицах — децибеллах. Для примера укажем, что уровень звукового давления, соответствующего обычному разговору, равен 60 дб, уличному шуму — 70—80 дб. При давлении 120 дб в слуховом аппарате человека возникают болевые ощущения.

Величина звукоизоляционной способности древесины может быть оценена по разнице уровней звукового давления перед и за перегородкой из древесины. Оценка звукоизоляционной способности материала часто также производится по относительному уменьшению силы звука, называемому коэффициентом звукопроницаемости. Так, при толщине 3 см звукоизоляция сосновой древесины составила 12 дб, коэффициент звукопроницаемости – 0,065, для дубовой древесины при толщине 4,5 см — соответственно 27 дб и 0,002.

По действующим строительным нормам звукоизоляция стен и перегородок должна быть не ниже 40 дб, междуэтажных перекрытий — 48 дб. Отсюда видно, что звукоизолирующая способность массивной древесины сравнительно невысока. Способность древесины поглощать звук вызвана рассеянием звуковой энергии в структурных полостях и необратимыми тепловыми потерями вследствие внутреннего трения. Строгое определение звукопоглощающей способности материалов сопряжено со значительными трудностями. Для практических целей используют коэффициент звукопоглощения, представляющий собой отношение звуковой энергии, теряемой в материале, к энергии плоской падающей волны. Коэффициент звукопоглощения сосновой перегородки толщиной 19 мм в диапазоне частот 100—4000 гц находится в пределах 0,081—0,110.

резонансная способность древесины

Способность древесины резонировать, т. е. усиливать звук без искажения топа, имеет очень важное значение в музыкальной промышленности при изготовлении дек музыкальных инструментов. Энергия, передаваемая деке струной, отчасти расходуется на трение внутри деки и по краям ее закрепления, отчасти излучается в виде звуковой энергии в окружающее пространство; эта последняя является полезной частью энергии. Для наибольшей отдачи энергии воздуху потери на внутреннее трение должны быть наименьшими, а излучение наибольшим. Комплекс акустических свойств древесины, определяющих возможность ее использования в качестве материала для изготовления дек музыкальных инструментов.

Этот показатель характеризует главным образом способность материала к звуковому излучению, поэтому его называют константой излучен и я, или акустической константой. Для определения этой константы устанавливают величину динамического модуля упругости (или статического модуля, который меньше примерно на 4%) и плотность древесины. В табл. 31 приведены значения акустической константы для древесины некоторых пород.

Эти данные показывают, что для изготовления дек музыкальных инструментов наиболее пригодна древесина ели, кавказской пихты и сибирского кедра, как обладающая наивысшей константой излучения; эти породы и включены в ГОСТ на заготовку резонансной древесины. Оптимальная ширина годичных слоев в резонансной древесине ели лежит в пределах 1—4 мм, оптимальная величина содержания поздней древесины в пределах 5—20%; резонансная древесина должна быть равнослойной (колебания в числе годичных слоев на двух соседних сантиметрах не должны превышать 30%). Между заболонью и спелой древесиной ели в акустическом отношении разницы нет. Крень снижает константу излучения вследствие повышения плотности и снижения модуля упругости, наклон волокон также отрицательно влияет на константу излучения (снижение на 6% при наклоне волокон 7 %; причина — уменьшение модуля упругости).

акустические константы древесины некоторых пород

Порода	Влажность, %	Плотность, г/см 3	Модуль упругости при изгибе, 1000 кГ/см 2	Константа излучения
Ель резонансная	10	0,42	110	1200
Пихта кавказская	10	0,45	130	1200
Кедр сибирский	10	0,38	80	1200
Пихта сибирская	10	0,38	60	1000
Сосна (отборная)	10	0,50	150	1100
Ясень	10	0,70	150	650
Бук	10	0,75	140	600
Береза	10	0,63	140	750
Клен полевой	12	0,70	110	580

Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Кедр Сибирский — правильное название — Сосна сибирская кедровая (лат. Pínus sibírica), относится к семейству сосновых (Pinaseae). Сосна кедровая — вечнозеленые хвойные деревья с раскидистой, пирамидальной или зонтиковидной (у старых деревьев) кроной. Ствол кедра прямой, достигает диаметра 1,8 м и высоты 40 м. Хвоя трех-четырёхгранная, колючая, голубавато-зеленая (сизая), серебристо-серая, на укороченных побегах собрана пучками (по 30 — 40 хвоинок), на ростовых — одиночная. Принято считать, что сибирский кедр доживает до 800 лет. Возраст 400 лет обычен для старых кедровников, хотя чаще встречаются кедровники в возрасте 200—250 лет.

Кедровники, или кедрачи, — темнохвойные, часто смешанные леса, в составе которых преобладают кедровые сосны. Они произрастают в лесоальпийском поясе гор Центральной Европы, в хвойно-таёжной зоне северной части Евразии, в зоне хвойно-широколиственных лесов Центрального Китая и российского Приморья, на островах Курильской гряды, в Японии и в районах, прилегающих к тихоокеанскому побережью Северной Америки. К кедровникам относят и субарктические, и подгольцовые стелющиеся заросли кедрового стланика, занимающие около 40 —50 млн.га. Общая площадь всех кедровых лесов Северного полушария составляет (вместе с кедровым стлаником) 120 млн га. Из них леса с преобладанием сибирского кедра занимают: в России около 40 млн га; в Монголии — около 1,5 млн га. С преобладанием корейской кедровой сосны — около 16 млн га (из них 5 млн га в России). Общий запас кедровой древесины в России оценивается примерно в 7 млрд м3. Кедровники северной Америки составляют около 10% от общей площади кедровых лесов (лесов с преобладанием кедровых сосен).

Сосна сибирская кедровая (Pinus sibirica)

Наибольшую ценность представляют леса, образованные сибирским кедром. Они, в основном, распространены в таёжной зоне Сибири, но отдельными островами встречаются на северо-западе европейской части России (бассейны рек Печора и Вычегда), на Урале, до верховий Амура, Лены и Олекмы на средне- и сильноувлажненных почвах равнинной и горной тайги. Кора у кедра тонкая, что делает его чувствительным к механическим повреждениям.

Характеристики древесины сибирского кедра

Кедровая сосна — яровая порода. Широкая желтовато-белая заболонь постепенно (без резкой границы) переходит в желто-розовое ядро. Годичные слои заметны на всех разрезах, но переход от более темной поздней древесины слоя к ранней плавный, растушеванный. Смоляных ходов меньше, чем у сосны, но они более крупные, сердцевинные лучи не видны, расположение сучков мутовчатое, с большим количеством отдельных побегов, направленных вверх.

Текстура древесины мягкая, ровная. Разница между ранней и поздней древесиной значительная (особенно в северной тайге), поэтому кедр относят к породам с низкой равноплотностью.

Кедр сибирский (сосна кедровая сибирская)

Количество годичных слоев в 1 см

Содержание поздней древесины, в %

Кедр сибирский (сосна кедровая сибирская)

Сосна кедровая корейская

Плотность,
кг/м 3

Средняя влажность кедра сибирского в свежесрубленном состоянии — 109%. Максимальная влажность при водопоглощении — 220%. Наряду с елью и пихтой кедр обладает наибольшим значением акустической константы, что позволяет успешно использовать его для изготовления музыкальных инструментов.

Древесина сибирского кедра мягкая, легкая, легко обрабатывается во всех направлениях. По физико-механическим свойствам занимает промежуточное положение между древесиной ели и пихты, но превышает их по стойкости против гниения. Способность удерживать крепления на 15—20% хуже, чем у сосны. Плотность древесины кедра сибирского составляет 420 кг/м3.

Древесина сибирского кедра устойчива к влаге, перепадам температуры и благодаря эфирным маслам не боится насекомых.

Область применения сибирского кедра

Семена кедра, составляющие основную сырьевую ценность кедровнику, создали популярность кедру, но и привели к уничтожению его на огромных площадях. Они имеют очень большую пищевую ценность благодаря большому содержания жира (в среднем около 60%, с колебанием от 45 до 75% веса сухого ядра) и азотистых веществ (до 20%).

Человек использует их с глубокой древности. В прошлом местное население выжимало из семян кедровое масло. Одновременно получался и кедровый жмых – очень ценная подкормка для сельскохозяйственных животных.

Кедр используют в резной скульптуре и для изготовления токарных художественных изделий. Население Урала и Сибири во все времена предпочитало сибирский кедр для отделки жилищ. Из продольно распиленных брёвен получали доски в два аршина и больше, которые шли на изготовление дверей, половиц и других столярных изделий. Из смолистой древесины кедра делали сундуки, гардеробы, шкафы и комоды. Высокое содержание в кедровой древесине фитонцидов отпугивает различных насекомых, в том числе и моль. Донышко и крышку берестяного туеска также старались делать из кедровой древесины, считая, что она убивает гнилостные бактерии. В Западной Европе кедровая древесина шла на изготовление посуды: молоко в такой посуде долго не прокисает и приобретает приятный вкус. Еще в Древнем Новгороде из кедровой древесины кололи клёпки для бондарной посуды. На современных предприятиях из кедра делают бочки для перевозки и хранения зернистой икры, а также других продуктов.

Высокая цена на изделия из древесины сибирского кедра обусловлена помимо всех других составляющих тем, что в деревообрабатывающую отрасль идёт только древесина с санитарных рубок.

Ранее мы уже немного касались вопроса о дереве, из которого изготавливают гитары:

В данных материалах рассматривались в основном особенности использования и звучания различных пород дерева в случае с электрогитарами. Теперь настало время поговорить и о различных типах древесины для акустических инструментов – тем более, что в случае с акустическими инструментами влияние породы дерева на звук прослеживается куда более заметно.

Твердое и мягкое дерево для акустических гитар

Одной из классических классификаций гитарного дерева является разделение на мягкие и твердые породы.

Твердые сорта имеют бОльшую плотность породы, они растут дольше и имеют больший вес. Во многих акустических инструментах из твердых пород изготовлены нижняя дека и обечайка. Классические примеры твердых пород дерева – это палисандр, махагони, клен, коа и др.

Мягкие породы имеют меньше вес и проявляют б о льшую эластичность. В первую очередь к таким породам относятся ель и кедр, их очень часто используют в производстве для изготовления верхней деки, а также отдельных частей пианино и смычковых инструментов.

Массив и ламинированные элементы

Массив хорошей древесины обычно обеспечивает максимально глубокое и объемное звучание, демонстрируя широчайший частотный охват. Инструменты с элементами из массива сложнее в производстве из-за особенностей технологии, а также имеют более высокую стоимость. Массивную древесину спиливают особым способом, после чего тщательно сушат и раскраивают в специальных условиях.

Ламинированные элементы – это слоеные конструкции с более толстым шпоном сверху и снизу, а также тонкими спилами между ними. Обычно такие конструкции обеспечивают менее полное и объемное звучание, но у них есть свои плюсы:

Более низкая стоимость;
Возможность добавить в качестве верхнего шпона уникальные спилы экзотической древесины, которые не сильно увеличивают стоимость гитары, но делают ее внешний вид более эстетически привлекательным;
Большая устойчивость к перепадам влажности и температуры.

Почему акустическая гитара начинает с годами звучать лучше?

Сразу отметим, что это касается далеко не всех гитар – с годами может прослеживаться улучшение звучания в случае с гитарами из хорошего массива и с хорошей сборкой, а также исключительно при условии правильного ухода.

Как отличаются по звуку разные породы дерева?

Данная оценка носит достаточно субъективный характер и не претендует на истину в последней инстанции. Мы не учитывали различные суперэкзотические сорта дерева, которые используются в бутиковом производстве гитар. Не забывайте, что на звучание гитары помимо особенностей древесины оказывают влияние следующие факторы:

Климатические условия сборки, сушки, хранения гитары, а также конкретная температура и влажность в том помещении, где вы слушаете инструмент;
Комбинация различных типов дерева на верхней и нижней деке, в обечайке;
Величина деки гитары;
Конструкция пружин гитары;
Особенности фурнитуры и струн гитары и многое другое.

Это мы в очередной раз напоминаем к тому, что любые оценки звука – субъективщина, поэтому, как говорится, доверяйте, но проверяйте.

Звуковая диаграмма по породам дерева

На диаграмме ниже вы увидите частотный диапазон различных популярных пород дерева. Слева изображены низкие частоты, справа – верхние. Визуально полный график – это схематически изображенный весь доступный для акустической гитары частотный диапазон.

где К — акустическая константа. Этот показатель характеризует главным образом способность материала к звуковому излучению, поэтому его называют константой излучен и я, или акустической константой. Для определения этой константы устанавливают величину динамического модуля упругости (или статического модуля, который меньше примерно на 4%) и плотность древесины. В табл. 31 приведены значения акустической константы для древесины некоторых пород.

Таблица 31. Акустические константы древесины некоторых пород.

Читайте также: