音板の長さは同じなのに、なぜ音色が変わるのか・・・?

前回のCFRPhoneの解説の続きです。

(前回の話は「動画公開!木琴でも鉄琴でもないCFRPhoneの音色」を参照)

 

CFRPhone with Gen san

 

音は、空気の振動で生まれます。

木琴、鉄琴、そしてCFRPhoneでは、音板を叩いて振動させることで、音が出ます。

その振動は、音板がもつ固有の振動数(いわゆる固有振動数)で決まります。

 

音色を変えるためには各音板のもつ固有振動数を変える必要があります。

各音板の材料を同じとした場合、固有振動数を変える方法としては

1.質量を変える

2.剛性を変える

です。

板の長さを変えれば質量も変わりますし、板厚を変えれば質量も剛性も変わりますので、音が変わります。

木琴や鉄琴の場合、音板の長さを変えることであの「ドレミファソラシド~♪」が鳴るように出来ています。

 

ではなぜ、CFRPhoneは音板の長さが同じなのに、音色が変わるのでしょうか。

 

実はすでに前回の記事に理由を書きました。

「音板の弾性率を変化させることで、板の寸法を変えずに固有振動数を変えている」からです。

つまり、上で紹介した固有振動数を変える方法の「2.剛性を変える」にあたります。

 

剛性は、ものの材質と断面形状で決まります。

材質が同じなら、剛性は同じ・・・と考えるのが普通ですが、CFRPはそこが違うのです。

材質は同じ「CFRP」でも、高強度の炭素繊維を使ったCFRPや、超高弾性率の炭素繊維を使ったCFRPでは、剛性が全く異なります。

使用する炭素繊維だけでなく、その繊維がどの方向にどれだけ入っているかでも剛性が変わります。

要するにあのCFRPhoneは、音板が特定の固有振動数を持つように、材料そのものが設計されています。

そうすることで、見た目は同じ板でも、違う音が鳴るように出来ているのです。

 

ちなみにCFRPhoneは2オクターブ半まで音が出ます。

一番高い音と低い音の剛性の差はどのくらいあるのか・・・?

これまた長くなりそうなので、次回に持ち越します。

どうぞお楽しみに。

 

 


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CFRP 加工」のエーシーエム

 

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