Acoustic properties of wood

Un subiect care m-a atras mereu, dar pe care l-am tot ocolit până acum din cauza complexității lui, este cel legat de proprietățile acustice ale lemnului. Cum cred că este un subiect interesant pentru mulți dintre voi, m-am gândit că a venit momentul să vorbesc și despre el, fără însă a-mi propune o abordare științifică în care să vă povestesc despre diverși coeficienți de radiație sau pierdere a sunetului. Este vorba despre o prezentare simplă a proprietăților acustice și modul cum pot fi ele folosite.

Cea mai cunoscută dintre proprietățile acustice este rezonanța, care reprezintă proprietatea lemnului de a propaga sunetele. Acestea se propagă în interiorul lemnului cu o anumită viteză, care este diferită în funcție de intensitatea sunetului, direcția de propagare, dar și de elementele de structură ale lemnului:

• lățimea inelelor anuale,
• distribuția porilor,
• regularity or irregularity of the fibre,
• densitatea aparentă a lemnului,
• existența sau lipsa defectelor de creștere
• humidity.

Propagarea sunetului în lungul fibrei este de 1,3 până la 2,3 ori mai rapidă decât perpendicular pe fibră. Viteza cu care se propagă sunetul în lungul fibrei este între 4000 și 6000 m/s și este mai mare la lemnul de esență tare.

Când propagarea sunetului se face foarte bine în interiorului lemnului spunem că lemnul este de rezonanță. Un lemn de rezonanță bun este cel cu inele anuale regulate, fibră uniformă si nu are defecte de creștere (knots, crăpături, fibră răsucită, etc). Combinația dintre lemnul de rezonanță si un element care produce vibrații – corzile – este practic baza unui instrument de rezonanță, cum este vioara, violoncelul sau chitara.

Structura lemnului, așa cum spuneam, are o mare influență în modul cum se propagă sunetul. Lemnul cu inele anuale înguste este folosit pentru obținerea instrumentelor pentru sunete înalte, cum sunt viorile, iar cel cu inele anuale late, pentru sunete joase –  violoncel sau contrabas.

O altă proprietate acustică a lemnului este cea de absorbție. Absorbția sonoră este capacitatea lemnului de a absorbi o parte din energia sunetului. Puterea de absorbție depinde atât de caracteristicile interioare ale lemnului, cât și de aspectul lui exterior. Absorbția acustică este mai mare la lemnul cu densitatea mare (lemnele tari, dure), cu fibra neuniformă și umiditatea ridicată. În ceea ce privește aspectul exterior, absorbția este cu atât mai bună cu cât aspectul este mai neregulat, lucru valabil și în cazul plăcilor derivate din lemn și crește proporțional cu grosimea plăcii. Această proprietate a lemnului este foarte utilă pentru reglarea acustică a sălilor de concerte, sălilor de conferințe, a studiourilor de înregistrări sau al celor de radio sau TV. O placare a pereților cu materialele potrivite face ca acustica sălii să devină mult mai bună și audițiile să fie plăcute.

Sound insulation este capacitatea lemnului de a reduce intensitatea unui sunet atunci când acesta îl traversează. Practic, dacă în cazul absorbției era vorba de un sunet din interiorul unei incinte care este, să zicem, ajustat, în acest caz este vorba despre sunetele care, datorită barierei exercitate de lemn, rămân în afara incintei. Izalorea fonică este necesară pentru a ne apăra de sunetele prea puternice, adică de zgomot. Pentru a avea o idee de ce înseamnă acest zgomot am să vă dau câteva exemple de sunete, măsurate în decibeli (dB), unitatea de măsura a zgomotului:

• 10 dB – zgomotul făcut de foșnetul unei frunze
• 40-45 dB – nivelul unei conversații normale
• 90-95 dB - the noise of heavy, intense traffic.

Lemnul cel mai potrivit pentru izolare este lemnul moale, poros, cu densitate mică. Lemnul de esență tare nu este un bun izolator fonic.

O proprietate folosită în alegerea lemnului pentru instrumente muzicale este amortizarea sunetelor prin radiația energiei sonore. Ea reprezintă capacitatea lemnului de a amortiza sunetele prin frecări interne și este dependentă de viteza și direcția de propagare a sunetului și de densitatea aparentă. Practic, sunetul nu se propagă la fel în toate direcțiile, împiedicând astfel o rezonanță excesivă care ar duce la distrugerea cutiei de rezonanță. Și astfel, chiar dacă lemnul nu este materialul cu conductivitatea acustică perfectă, el este cel mai potrivit pentru cutia de rezonanță a instrumentelor.

Avem și noi în țară lemn foarte potrivit pentru instrumente muzicale. Există în munții Gurghiului un loc numit Valea Italianului unde, încă de acum peste 200 de ani, italienii găseau paltin, lemn de rezonanță foarte bun pentru viori și molid. Reghin, orașul unde s-au făcut primele instrumente muzicale în anii ’50, a devenit renumit în toată lumea pentru viorile și chitarele care se fac aici. Dar despre cei care fac aici lemnul să cânte am mai povestit și altă dată.