Акустические константы древесины некоторых пород
Естественно ожидать, что акустический коэффициент как отношение модуля упругости (Юнга) к плотности сильно зависит от их вариативности. Поэтому приходится ориентироваться на некие средние значения, и именно они присутствуют в справочной литературе. Для некоторых пород деревьев этот разброс даёт не слишком большую разницу в акустической константе, но часто это не так, особенно за коммерческими или историческими названиями. Тот же палисандр или розовое дерево включают в себя представителей с очень разными характеристиками
 |
| Плотности популярных пород древесины |
Отметим, что модуль упругости Юнга и то, что называют просто модулями упругости древесины на сжатие (на самом деле пределами упругости на сжатие/растяжение), это не одно и тоже. Понятия хоть физически и близкие, но не одинаковые, так что, если высчитывать акустический коэффициент по модулю сжатия, относительное расположение некоторых пород деревьев в списке поменяется. Например, в группе лидеров пихта сибирская так и останется на первом месте, а вот ель обыкновенная и тополь именно в таком порядке идут по убыванию акустической константы по пределу на сжатие, но наоборот и с минимальной разницей — при правильном расчёте по модулю Юнга.
 |
| Разные части ствола тоже имеют различные характеристики |
В силу того, что необходимые величины часто приводятся в кратных единицах, то при использовании одних и тех-же размерностей для вычисления акустической константы для внутреннего сравнительного анализа достаточно сохранять соотношение между величинами модуля упругости (для акустики – в первую очередь на сжатие вдоль волокон) и плотностью древесины. Тем не менее то, что можно найти в таблицах - это величины, усреднённые по ряду внешних требований типа влажности (степени просушки) древесины. Равным образом они варьируются и по конкретной породе древесины, так и из-за мест и условий произрастания. В реальности это приводит к разбросу от ±5% до ±10% в величине акустического коэффициента как для хвойных, так и для лиственных пород деревьев. Даже такой разброс величин указывает на существование групп пород с близким акустическим подчерком, когда выявление нюансов звучания возможно только с применением экстремально качественных драйвов и сопутствующего акустического тракта.
Причём есть серьёзные разночтения по некоторым породам деревьев, так как (особенно в Интернете) зачастую авторы не конкретизируют, какую формулу для расчёта акустического коэффициента используют. Формально их две, эквивалентных с точки зрения законов физики. Я использую вторую, завязанную на модуль упругости, в то время как по формальным законам физики лучше использовать изначальную, где скорость распространения звука в древесине делят на её плотность. Для нескольких видов деревьев это даст такой список (по убыванию коэффициента): пихта, сосна обыкновенная, ольха, клён белый (явор), ясень, клён обыкновенный европейский, берёза. При этом через модуль Юнга берёза в 1.777 раз хуже пихты, а по скорости звука уже в 2.1657 раз. К счастью берёза это одно из исключений, а для абсолютного большинства древесин величины скорости распространения звука и модуль Юнга согласованы, особенно с учётом разброса по плотности.
И под конец в качестве сравнительного факта для двух формул: по скорости распространения звука акустический коэффициент алюминия примерно 2.32, то есть таки лучше вычисленного через модуль Юнга, но это только больше приближает алюминий его к худшим породам древесины. Для стали оба выражения дают одинаково плохие числа, с разницей в сотых долях коэффициента. Тем не менее, это замечание важно при анализе следующей таблицы, где мы использовали для расчёта акустической константы предел сжатия вдоль волокон.
Причём есть серьёзные разночтения по некоторым породам деревьев, так как (особенно в Интернете) зачастую авторы не конкретизируют, какую формулу для расчёта акустического коэффициента используют. Формально их две, эквивалентных с точки зрения законов физики. Я использую вторую, завязанную на модуль упругости, в то время как по формальным законам физики лучше использовать изначальную, где скорость распространения звука в древесине делят на её плотность. Для нескольких видов деревьев это даст такой список (по убыванию коэффициента): пихта, сосна обыкновенная, ольха, клён белый (явор), ясень, клён обыкновенный европейский, берёза. При этом через модуль Юнга берёза в 1.777 раз хуже пихты, а по скорости звука уже в 2.1657 раз. К счастью берёза это одно из исключений, а для абсолютного большинства древесин величины скорости распространения звука и модуль Юнга согласованы, особенно с учётом разброса по плотности.
И под конец в качестве сравнительного факта для двух формул: по скорости распространения звука акустический коэффициент алюминия примерно 2.32, то есть таки лучше вычисленного через модуль Юнга, но это только больше приближает алюминий его к худшим породам древесины. Для стали оба выражения дают одинаково плохие числа, с разницей в сотых долях коэффициента. Тем не менее, это замечание важно при анализе следующей таблицы, где мы использовали для расчёта акустической константы предел сжатия вдоль волокон.
 |
| Уточнения по акустической константе |
Немного раньше мы уже обращались к этой возможности представив простой конечный список, без цифр. Если же сравнить пусть и теоретические, но взятые из справочников значения, ольха хуже пихты примерно на 27%, в то время как данные численного моделирования говорят, что она примерно на 12.5% лучше. Клён в обоих случаях хуже пихты, но в реальности он значительно хуже. Берёза по всем данным оказывается примерно в два раза хуже. В общем это показывает, что лучше против законов физики не идти и не всякая подмена понятий пригодна, даже если исходные данные имеют корректную размерность.
И ещё пара замечаний с точки зрения такого формального соотношения как акустическая константа. Эти замечания будут важны далее, когда мы будем говорить о комплексе базовых акустических характеристик, а не только об акустической константе.
И ещё пара замечаний с точки зрения такого формального соотношения как акустическая константа. Эти замечания будут важны далее, когда мы будем говорить о комплексе базовых акустических характеристик, а не только об акустической константе.
- Эбеновое дерево акустически не слишком хорошее, заметно хуже даже клёна. И если уж брать – то из африканского семейства, а не азиатского или индийского. Граб (ironwood) ещё тяжелее и прочнее, но акустически хуже эбеновых пород, так что не стоит и терять время на эксперименты с ним. Граб (hornbeam) уже лучше любой эбеновой древесины, но всё равно хуже любого клёна. А вот красавица секвойя (redwood) наоборот очень хороша, её акустический коэффициент равен примерно 10.65, на уровне качественной, но не отборной резонансной еловой древесины.
Эбеновое дерево
- Бамбук имеет весьма вариативную плотность древесины, которая сильно зависит и от его возраста, и от места расположения на стволе. Так что в среднем по Юнгу следует ожидать коэффициент порядка 7.948, что делает бамбук чуть лучше грецкого ореха (walnut) и вишни, достаточно популярной древесины в производстве наушников. В идеальном случае коэффициент может достигать примерно 9.9 единиц, делая бамбук даже немного лучше сосны обыкновенной.
Исходный бамбуковый материал
Комментарии
Отправить комментарий