פיזיקה של הכינור

צלילו הייחודי של הכינור נוצר כתוצאה מפעילות-גומלין של כלל חלקיו השונים. משיכת הקשת על מיתריו גורמת להם לרטוט. רטט זה מועבר דרך הגשר והנשמה של הכינור לגוף הכינור (בעיקר לבטן וגב הכינור), מה שמאפשר לצליל להדהד היטב לאוויר שסביב הכינור. המתיחות וסוג המיתרים, הקשת ומבנה גוף הכינור תורמים כולם לעצמת הצליל ולאיכותו.

המיתרים

מיתרי הכינור מתוחים החל מתפס המיתרים, על הגשר, לאורך השחיף ועד לסיפית ומסביב למפתחות, כך שקצותיו של המיתר הם למעשה נייחים ומאפשרים את היווצרותם של עמודי-אוויר. תדר היסוד והצלילים העיליים של התו המנוגן תלויים במאפייני המיתר, כגון מתיחות, אורך, מסה, גמישות ("קפיציות") ומידת העמעום.

מתיחות

מתיחות המיתר משפיעה על הצליל שמפיק הכינור באופן ניכר. מתיחת המיתר תגרום ליצירת תדירות צליל גבוהה יותר, והרפיית המיתר תגרום ליצירת תדירות צליל נמוכה יותר. מיתרי הכינור מלופפים מסביב למפתחות. על ידי סיבוב המפתח התואם למיתר, ניתן להגביה או להנמיך את התדירות שלו עד שתימצא המתיחות התואמת לתדירות הרצויה. מתיחות מיתרי הכינור נעה בין 40–89 ניוטון.

אורך

אורך המיתר משפיע גם הוא על גובה הצליל, והוא הבסיס לאופן נגינת הכינור. הכנר לוחץ על המיתר כנגד השחיף, ובכך למעשה מקצר את המיתר. ככל שהמיתר יקוצר על ידי הלחיצה, כך הצליל יהיה גבוה יותר. דרך נוספת להפקת צליל היא על ידי מגע עדין במיתר, אך לא לחיצה כנגד השחיף. טכניקה זו קרויה פלאז'ולט והיא ניתנת לביצוע רק באזורים שמחלקים את המיתר לשני חלקים ביחס רציונלי (לא ניתן לנגן פלאז'ולט בנקודה המחלקת את המיתר ביחס של פאי, לדוגמה). אי-לכך, ספקטרום התדירויות של תווי הפלאז'ולט בדיד לעומת הספקטרום הרציף של התווים הנוצרים בלחיצה.

חומר

מכונה המנגנת על כינורות באמצעות לחיצה מכנית וקשת מסתובבת

החומר ממנו עשויים המיתרים משפיע על צליל הכינור. מיתר שרוטט לא מייצר תדירות אחת בלבד. הצליל שאנו שומעים הוא שילוב של תדירות היסוד והצלילים העיליים - תדירויות גבוהות יותר המוכלות בתו. בכינור תדירויות אלה הן כפולה שלמה של התדירות הבסיסית, והן מעניקות את הגוון (Timbre) של צליל הכינור. החומר ממנו עשויים המיתרים משפיע על הצלילים העיליים הנשמעים.

מיתרי הכינור היו עשויים במקור ממעי בעלי חיים, בעיקר בקר, שעדיין מיוצרים, אך הביקוש להם דל מאוד, מאחר שמיתרים אלו יקרים, עדינים מאוד ורגישים מאוד לשינויי מזג-אוויר. כמו כן, הכנר הממוצע היום יירתע מלקנות מיתרים שעשויים ממעי-חתול, עקב זכויות בעלי-החיים. המיתרים המודרניים עשויים פלדה, או חומר סינתטי דומה. סביב למיתרי הכינור, פרט למיתר "מי" (הגבוה מבין הארבעה) ומיתרים שהיו עשויים ממעי, מלופפת מתכת ששומרת עליהם בעובי נוח לנגינה, ותורמת לאיכות חיכוך של הקשת במיתר. קיימים מיתרים ממתכת בעלי אפשרות מתיחה של הפנים והחוץ בנפרד.

הגשר

הגשר קובע את אורך המיתר בחלקו התחתון. הוא צריך להיות מסוגל לעמוד בכוח של כתשעים ניוטון. הכוח מועבר לבטן הכינור, פעולה שמשפיעה על הצליל של כלי נגינה רגיש. הזווית של המיתר בנקודת הגשר משפיעה על הכוח, ולרוב היא 158 מעלות.

יתרה מזאת, הגשר מעביר את הרטט מהמיתרים אל בטן וגוף הכינור. התנודה החשובה ביותר של הגשר היא צידית, ונגרמת על ידי התנועה הרחבית של המיתר הרוטט. אפשר להסתכל על הגשר כאילו היה מסנן מכני - מערך של מסות וקפיצים המשפיעה על גוון הצליל. לרוב מתוכנן הגשר כך שידגיש את פורמנט הזמרים, צליל גבוה בתדר 2.8-3.4 קילוהרץ לערך.

הקשת

הילוך איטי של מיתר כינור רוטט. ההפרעה שמחוללת קשת הכינור מתפשטת הלוך ושוב לאורך המיתר כ-440 פעם בשנייה, כפי שגילה הרמן פון הלמהולץ בשנת 1862.

הרטטת המיתר נעשית לרוב באמצעות קשת עשויה מעץ, פיברגלאס או חומרים מרוכבים מסיבי פחמן, ובין קצותיה מתוחה קווצת שערות זנב סוס. אורכה של הקשת, משקלה ונקודת-המשען שלה מתוקננות. הכנר יכול להבחין בשינוי בצליל ובאופן הנגינה בין קשתות שונות בהתאם למשתנים שהוזכרו וכמו גם צפיפות החומר של הקשת ומומנט ההתמד. שיער הסוס משוח בשרף שיוצר חיכוך בין הקשת למיתר ומאפשר הפקת צליל. סוגים שונים של שרף קיימים, כל אחד מהם גורם לאחיזה וחיכוך נייד שונים במיתר.

בזמן הנגינה בקשת המשתנים הניכרים ביותר שעליהם שולט הכנר הם מהירות תנועת הקשת, עצמת לחיצת הקשת על המיתר והמיקום בו הקשת חוצה את המיתר. ככלל, ככל שהמיתר יקוצר באמצעות לחיצת אצבעו של הכנר על המיתר, כך יקרב הכנר את הקשת אל הגשר. כמו כן, יכול הכנר לשלוט בכמות הקשת שנוגעת במיתר על ידי הטיית הקשת. כנרים מיומנים בהצבת הקשת בקירוב לניצב למיתר, וזווית הקשת יחסית למיתר תשתנה להתאמת נוחות הנגינה וצליל הכינור.

גוף

גופו של הכינור מוכרח להיות חזק מספיק על-מנת לתמוך בלחץ שנוצר על ידי המיתרים, אבל גם קל מספיק כדי שירטוט היטב. גוף הכינור מורכב משני לוחות קמורים שנקראים "בטן" ו"גב" הכינור - כאשר הבטן פונה אל המיתרים, והיא מעוטרת ב"חורי f". בין הבטן לגב הכינור נמצאות "צלעות" הכינור, ובהן "מגרעות C". הצלעות מחוברות לגוף הכינור (=הבטן והגב) על ידי שוליים, המספקים הדבקה נוספת לגוף הכינור.

הגב והבטן מחוברים על ידי מוט קטן מעץ אשר נקרא "נשמה" (באנגלית - Sound Post). הוא נמצא מתחת למיתר "מי" (המיתר הגבוה מבין הארבעה), ותפקידו להעביר את רטט הצליל שלו היטב לכל גוף הכינור. הנשמה מוחזקת באמצעות לחץ ואינה מודבקת.

גוף הכינור משמש כתיבת תהודה, והוא הסוכן שמעביר את הרטט שנוצר על ידי המיתרים לאוויר שסביב הכינור. לבניית והרכבת גוף הכינור חשיבות אדירה לאיכות הצליל שייווצר ממנו, ועל איכות הכלי. מערכת יצירת הצליל של הכינור כוללת את הגב והבטן (ובמידה מסוימת גם את הצלעות) ."קורת הבס" מודבקת לבטן ונמשכת לאורכה בצד השמאלי. בנוסף למצבי הרטיטה הנגרמים לכינור בזמן הנגינה, גוף הכינור הסגור מפעיל מהוד הלמהולץ.

לקריאה נוספת

• דליה כהן, אקוסטיקה ומוזיקה, הוצאת אקדמון, 1983

• Hutchins, M. The Physics of Music. Scientific American, W. H. Freeman and Company, 1978
• Hutchins, M. The Acoustics of Violin Plates. Scientific American, vol 245, No. 4. Oct 1981