2010.02.22 11:32

[re] 헤드각과 현의 장력...실험

쏠레아

(*.130.108.118) 조회 수 10136 댓글 10

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그림에서 상현주와 줄 사이, 그리고 하현주와 줄 사이의 마찰이 제로라면
A,B,C 세 부분에 걸리는 장력은 완전히 같습니다.
A 또는 C 부분 눌러보면 엄청 딴딴한데 왜 장력이 같다고 그러냐고 따지시면 안됩니다.^^
그 부분은 짧기 때문에 딴딴하게 느껴질 뿐입니다.

이번엔 마찰이 무한대로 크다로 합시다. 즉, 상하현주에 줄을 강력본드로 접착시켜 놓은 것입니다.
그러면 줄감개 아무리 감아도 A에만 장력이 걸리고 B와 C에는 장력이 가해지지 않습니다.
조율 자체가 불가능합니다.

실제 기타의 경우는 마찰력이 어느 정도 존재합니다.
그리고 그 마찰력은 A와 C부분이 떨어지는 각도에 따라 달라집니다.
마찰력은 수직항력에 비례한다는 공식은 누구나 다 아시는 것이고...
각도가 크면 줄이 상하현주를 수직으로 누르는 힘이 커지고 마찰력도 그에 비례하여 커지지요.

그래서 조율하기 위해 줄감개를 돌리면
A 부분에 장력이 강해지고 그 강한 장력은 B부분을 당기고 역시 C부분도 당깁니다.
그래서 조율 직후에는 A > B > C의 순서대로 장력이 세게 걸립니다.
(마찰력 제로라면 조율 즉시 A = B = C 로 장력이 같습니다.)
그런데 이러한 현상은 결코 바람직한 현상이 아닙니다.
A의 장력이 더 크면 서서히 B, 나아가 C부분을 계속 당기게 됩니다. 같아질 때까지.
즉 조율 후 서서히 음정이 변한다는 이야기입니다. 결코 바람직하지 않지요.

이 바람직하지 못한 현상을 없애는 방법은 두가지입니다.

1. 아예 마찰을 줄여서 조율 직후 장력이 거의 같게 만들어 버린다.
흑연가루와 같은 활제를 상현주에 발라주거나 마찰이 작은 재료를 사용합니다.
플라스틱 중에는 나이론이나 테플론이 마찰이 매우 작은 부류에 속합니다.

2. 아예 마찰력을 무한대로 만들어 버린다.
조율 직후 단단한 클립으로 상현주와 줄을 꽉 찝어 버리는 것입니다. 미끌어지지 않게.
물론 다시 조율할 때는 클립을 떼고 해야지요.

저는 1,2번의 방법까지 써야할 정도로 마찰력이 크고,
따라서 조율 후 서서히 일어나는 음정변화가 그리 크다고는 생각 안했었는데,
일렉기타 하시는 분들 중에 1,2번 방법을 쓰는 분도 계시다고 합니다.
(스틸 현은 나일론 현에 비해 마찰이 매우 크지요.)
클래식기타 치시는 분들 중에는 아직 제가 들어본 적 없습니다.

이와 같이
줄이 떨어지는 각도에 따라 조율 시 일시적으로 줄감개에 힘이 더 들어갈 수는 있습니다.
그러나 그렇게 더 들어가는 장력은 기타의 음정과는 아무 상관이 없으며,
연주할 때에도 아무런 상관이 없습니다.
A부분을 뚱기는 특수 연주법을 사용할 경우 이외에는 말입니다.
기타넥에도 아무 상관 없으며
단지 줄감개에 무리가 가서 기어가 망가지거나 하는 고장은 일으킬 수 있지요.

아! 상관이 없는 것은 아니군요.
서서히 음정을 변화시키는 나쁜 역할을 하는군요. ^^

Atachment
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Comment '10'

삭제... 2010.02.22 11:51 (*.130.154.156)

실험을 해보시면 될텐데...
야튼...
A부분에 줄이 떨어지는 각이 클수록 줄감개에 가해지는 힘은 덜 들어갑니다.
즉...
제 실험의 결과는...
A부분의 각이 클수록 상현주의 압력은 높아지며, A 현의 장력은 약해진다...입니다.
류트악기의 헤드각이 90도인 까닭이 여기에 있습니다.
만약...
류트악기의 헤드각이 지금의 6현기타의 헤드각이랑 같다면...
헤드는 부러질 것입니다.
류트 제작가가 체험하여 얻은 결과물 이겠지요...^^

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쏠레아 2010.02.22 12:12 (*.130.108.118)

네?
각이 클수록 줄감개에 가해지는 힘이 오히려 덜 들어간다구요? 의외군요.

상현주에 수직으로 걸리는 압력은 줄에 걸리는 장력의 벡터 성분일 뿐입니다.
하나가 커지면 하나는 작아져야 하는 그런 것이 아닙니다.

예를 들어
"똑같은" 힘으로 도끼를 내려쳐도
날카로운 날을 가진 도끼는 나무를 옆으로 벌리는 힘이 커지지요.

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삭제...2 2010.02.22 12:15 (*.130.154.156)

여기 매냐는 많은 분들이 오고 가는 곳이라서...
저 또한 가급적 알기쉬운 글로 적었습니다.

또 다른 실험을 준비중이니...
기쁘게 해 드리겠습니다.~^^

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메리다 2010.02.22 12:37 (*.235.106.32)

"낭떠러지에 사람이외줄에메달려서 좌우로 심하게 요동친다면,
그줄을 잡아주는 사람은 메달리는 사람의 몸무게와 요동치는 만큼의 하중을 다 받아야합니다
하지만 주위의 나무에 줄을 돌려감는다면,돌려감는 각도와반비례하게 휠씬 쉽게 잡을수있습니다"
위글에서 외줄의요동을 기타줄의 진동이라보고,나무를 상하현주,헤드머쉰롤을 잡는사람으로 한번 생각해보았습니다
기타의 현이 진동한다면 정지상태와는 완전히 다른 에너지가 기타전체에 가해집니다
현을 진동시키지않고는 연주도 조율도 안되죠....악기도아니고 위그림과 같겠죠

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삭제...3 2010.02.22 21:36 (*.130.154.156)

"메리다"님의 글에 탄복합니다.
저도 첨에는 메리다님의 글처럼 같은 의문을 가졌는데...
실험을 해보니 메리다님의 말씀이 옳다는것을 알게 되었습죠~^^
다음 실험에는 더욱 놀랄 일이 벌어질 것입니다...
감사합니다.~^^

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쏠레아 2010.02.22 22:59 (*.136.148.237)

서부영화 보면 자주 나옵니다.
주점 앞에 말을 세우고는 가로로 걸린 나무 봉에 말 줄을 휙 감고는 주점으로 들어가지요.
촌스럽게 묶지 않아요. 그저 한두바퀴 휙 감아주고는 그냥...
그러면 말은 도망 못갑니다. 그 이유가 줄과 봉 사이의 마찰 때문이라는 것은 중학생도 다 압니다.

마찬가지로 나뭇가지에 줄을 한바퀴 돌리면 친구가 떨어지는 것을 한 손으로도 쉽게 막을 수 있지요.
그러나 그 친구를 끌어 올리기도 훨씬 힘들어집니다. 아마 거의 불가능.
친구는 그냥 매달린 채 살아야겠지요? 그래도 떨어져 죽지는 않으니 다행이네요.ㅋㅋㅋ

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메리다 2010.02.23 15:40 (*.235.106.32)

현의진동을 2차원적으로 슬로모션으로 생각해보았습니다
1.장력의 최고점은 탄현에너지와 비례합니다......음정이 높음
2.장력의 최하점은 정지상태입니다................음정이 낮음
인위적으로 사용하면....전기기타의 경우에 "쵸킹" "비브라토"의 연주가 가능합니다
2음반까지도 쉽게 상승할수있습니다

위그림을 정면으로 그려서 현을 좌우로 천천히 흔들어주면 소리가 날것이고(사실은 불가능하지만 가정해보면),흔드는속도(현의진동사이클)를 아주빠르게(?)하면 정상적인조율이 가능합니다
조율은 그림B현의 장력만이 아니라 현의진동사이클에 관여하는 몸체전체의 유기적인 부산물이라고 생각합니다

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삭제...4 2010.02.24 08:32 (*.130.153.30)

그렇습니다.
'쏠레아'님 말씀처럼...
B현의 장력변화는 없어야 하겠지요...
하지만...
저 또한...
'메리다'님 말씀처럼...
B현의 장력만이 아니라 현의 진동사이클에 관여하는 몸체 전체의 유기적인 부산물이라 생각합니다.
그리고...
헤드각에 따른 A현의 장력변화는 실험으로 증명되었으며...
따라서 c현각에 따른 장력변화도 위와 같다 하겠습니다.
류트 제작가가 90도에 가까운 헤드각을 사용한 것이 만들기 쉬워서도 아닐 것이요...
보기 좋아서도 아닐 것입니다.~^^
오로지 경험에 의한 결과물이지요~^^
다만......,

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삭제...5 2010.02.27 08:48 (*.130.154.148)

위 실험을 인정하기 어려운 것이지요...

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행인A 2011.07.14 13:42 (*.237.2.219)

지나가다 이상하여 의견올립니다...

일단 첫번째 덧글에서 각이 클수록 줄감개에 걸리는 힘이 약해진다고 하셨는데
기본지식없이 범인의 머리로 생각을 해보려니 골이아프네요
기타줄을 땡기는 힘이 밑부분에서도 작용한다고 행각하면 마찰력이 커짐에 따라 맞는말이라고 생각할수도 있겠지만 보통 줄감개로 위에서 땡기잖아요? 그럼 A부분에서의 영향은 있다고해도 극히 미미하지 않을까 생각을 해보구요..

메리다님이 낭떠러지에 줄에 매달린 사람의 예를 들어주셨는데 매달린 사람이 아무리 흔들리고 해도
결국은 그만큼의 힘이 더 줄에 작용할뿐이고 잡은사람의 힘이 충분하다고 가정한다면 고정된상태에서
잡고있을수 있는것이고 나뭇가지에 둘르면 힘의 방향을 바꾸는 고정도르래의 역활과 마찰력으로 밑으로 떨어지는것도 쉽게 막을수 있겠지만 마찬가지로 끌어올릴때에도 똑같이 에너지가 감소되는게 아닐까요
근데 기타에서는 힘의 방향을 바꾼다고 유리해지는것도 아니고 마찰력을 높일필요도 전혀없으니
상관없는 이야기 아닌가요 ..?

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