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 弓の力学 (１２) 弓性能計測装置 |
弓性能計測装置
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写真は、クリックすると、大きくご覧いただけます。 |
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弓の振り子振動
弓性能計測装置 とは・・・
この写真をご覧ください。
弓性能計測装置 は下記の構成です。 形状・仕様などは異なる場合があります。
■バイオリン、ビオラ、チェロ弓 (いずれも 4/4サイズ) の計測が可能です。
■支持ブロック、移動ブロック、フォトセンサー付ベース。
■フォトセンサーアンプ、周波数カウンター。
■ Microsoft 表計算ソフト Excel 用、工房ミネハラ オリジナル計算プログラム。
ただし、パソコン本体、Microsoft 表計算ソフト Excel自身は付属しません。
■ Microsoft 表計算ソフト Excel 用、計算プログラムは、
(1) 弓の寸法・形状・太さ、重量、重心位置などの数値と、
(2) このビデオをご覧ください
１０回の振り子運動の時間を、下の表の うす緑色のセル に数値を入力し、
(3) このビデオをご覧ください
フォトセンサーアンプ からの Output が 周波数カウンターに直接入力され、数秒で周波数カウンターが自動的に振り子振動の振動数 fo を計測して、パネルにその値を表示してくれます。 計測された、振り子振動の振動数 fo を うす緑色のセル に数値を入力 します。
すると、瞬時に各評価項目を自動的に計算し、その数値をグラフに表示します。
スティック材質の強さ・・・あるいは、スティック材質の品質の良さ・・・を示す 縦弾性係数 E の数値も、(推定値) として計算しますので、材料の良否の判断にもなります。
下に示した例は、Joseff.P.Gabriel G-30 (ドイツ製 手工品) のチェロ弓の計算結果です。
ここでご紹介している Joseff.P.Gabriel G-30 (ドイツ製 手工品) のチェロ弓は、最上級クラスの弓といえます。 それは、計算結果をどの観点から見ても如実に表しています。
良い弓というものは、おのずと 計算結果が良いことを証明してくれます。
サンプルとして扱ってきた １３本の Cello 弓 については、こちらのページをご覧ください。 弓の名前をクリックするだけで、順番に表示されます。
弓性能計測装置 は受注生産品 となりますので、こちらからお問い合わせください。
弓性能計測装置 の動作原理や、詳しい計測方法などは、こちらのページでご紹介しておりますので、ご覧ください。
Microsoft 表計算ソフト Excel
用、計算プログラム
弓の良否・・・それを、謎に包まれたものでなく、
お客様の弓選びに・・・
弓の強さの原点であるスティックの材質が良いか、 力強い演奏にも使える強い弓か。
毛を張った状態で適度な反りがちゃんとあるか。
演奏者にとっては、重い・軽い・・・だけでなく、振り回した時の手元のバランスが良いか。
弓の先に行っても力強く演奏できるか。
新素材の弓・・・カーボンファイバー製・・・ の弓でも、性能の高いものはそれなりのテーダが表示できる。
などなど、
的確に応えられる定量的なデータとして計測する装置です。
弓性能計測装置 を使えば、弓の強さ と 扱い易さ のファクターを定量的な数値データとしてお客様に示すことが可能となります ので、
あなたのお店に足を運んで来られるお客様には、安心して弓選びをして頂けます。
Cello 弓を 性能計測装置で調べてみました・・・
弓の力学 でサンプルとして扱ってきた 下記の １３本の Cello 弓を、弓性能計測装置 にかけて、先端からの位置 x= 0.5 の位置 (弓毛の中央) の振り子振動の振動数 fo を計測し、その値から、毛の張力 Th や スティックの強さ・しなやかさ の指標である、スティック中央変位 ds をすべて計算で求めてみました。
弓の振り回し易さ・・・扱い易さ を示す数値である、慣性モーメント Ib も同時に計算してあります。
Arcus Veloce
Sandner
J.P.Gabriel G-30
J.P.Gabriel G-18
AC-30
CB-150
RCB-80CB-380
CB-500
RC-16
Carbow
Carbondix
Arcus Sonata
寸法・形状・太さ、重量、重心位置、毛を張る前の毛間隔 d1 、毛を張った状態の毛間隔 d2 、１０回の振り子運動の時間をストップウォッチで計測し、１サイクル当たりの時間 T (sec) （振り子運動の周期）などの測定結果を、 Microsoft 表計算ソフト Excel に入力し、 すべての項目を自動的に計算しております。
(注) 弓の力学 でサンプルとして扱ってきた １３本の Cello 弓 と、一部ロットの異なる弓も含まれています。
Microsoft 表計算ソフト Excel での計算結果は、こちらのページに掲載してあります。
表計算シートでは分かりずらいので、これらの項目の幾つかを下記のグラフに示します。
図３４ Cello 弓の重量と慣性モーメント
慣性モーメント と言うのは、柱時計の振り子 が振れる時の振れの周期（１サイクルの時間）を決めているファクターと同じもので、重さのある物体を振り回した時にその重さの大きさを感じる数値です。
(ゴルフクラブのシャフトは、カーボンの方が軽くて、振り回し易い・・・などと言うのと同じです。カーボンシャフトのクラブの方が慣性モーメントが小さいのでしょう)
重量の重い弓は、当然、慣性モーメント Ib も大きい傾向にあります。特異点にある Arcus Veloce (78gr) 、Arcus Sonata (69gr) は、スティックが中空のカーボンファイバー製 の弓で、重量は非常に軽いにもかかわらず、少し長く作られていますので、慣性モーメント Ib は大きな弓です。 重量が軽い・・・と言っても、振り回した時にその重さの大きさを感じる数値は大きい・・・という事を、端的に示しています。
果たして、 弓の扱い易さ は、どのように感じられるのでしょうか。
このような指標を明示すれば、 演奏者にとって、単純に重い・軽い・・・だけでなく、振り回した時の手元のバランス感を的確に示すことが可能となります。
図３６ Cello 弓のスティック中央変位 ds ・・・スティックの堅さとしなやかさ
この図を見る前に、スティックの堅さとしなやかさを解説した こちらのページをご覧ください。
右手で弓に圧力を掛けたときに、右手は何らかの動きを感じ取ります。
それは、加えた圧力に対して、スティックがどれ位動いたか (撓ったか)・・・というものです。
■その動きが大きければ、柔らかい弓・・・と感じるでしょう。
■逆に、その動きが 小さければ、堅い弓・・・と感じるでしよう。
その評価を、スティック中央変位 ds という数値で考えます。
弦に働く力（圧力）Ph が どの位置でも 200gr となるとして、 毛荷重一定 の条件で計算しています。
すなわち、弓のどの位置でも同じ音量で弾く・・・という条件を近似しています。
このような条件の場合、スティック中央変位 ds は、毛が弦に当たっている位置 x の値に対して、直線的に変化することが分か っています。
上の図にしたものが、一定の圧力 (200 gr) で弾いた時の スティック中央変位 ds です。 この図を見ると、★ x の値が、ゼロ（弓の先端）でも、弓によってスティック中央変位 ds は大きく違っています 。
★ 直線的に変化する傾き にも大きな違いが見られます。
★ x の値が、ゼロ の スティック中央変位 ds は スティックの堅さ を表し、
★ 直線的に変化する傾き が、スティックのしなやかさ を表すと考え られます。
このような指標を明示すれば、
弓の強さの原点であるスティックの材質が良いか、 力強い演奏にも使える強い弓か。
弓の先に行っても力強く演奏できるか。
新素材の弓・・・カーボンファイバー製・・・ の弓でも、良いものはそれなりに性能が高い。
など、お客様に示すことが可能となります。
■Arcus Veloce とArcus Sonata は、スティックが中空のカーボンファイバー製の弓で、弓先に行ったとき、スティック中央変位 ds は小さく、スティック が堅い ことを物語っています。 また、、直線の傾きも大きい・・・(弓先に行ったとき、スティック中央変位 ds が小さくなる)ので、スティックのしなやかさ をあまり感じられないる弓・・・ということが分かります。
■Joseff.P.Gabriel G-30 (ドイツ製 手工品) や Carbow は、 弓元に近い x=0.75 の位置でのスティック中央変位 ds はそれ程大きくなく、また、直線の傾きもやや寝ているので Arcus よりも、スティックのしなやかさ も感じられる弓・・・ということが分かりますが、コシの強さも抜群です。 ここでご紹介している J.P.Gabriel G-30 (ドイツ製 手工品) のチェロ弓は、最上級クラスの弓といえます。
■Sandner や J.P.Gabriel G-18 (いずれも、ドイツ製 手工品・・・価格は、昔、20万円程度) は、弓元に近い x=0.75 の位置でのスティック中央変位 ds はやや大きくなくなっていますが、直線の傾きもやや寝ているので、スティックのしなやかさ を感じられる弓・・・ということが分かります。
■RCB-80 と RC-16 は中国製の低価格チェロ弓ですが、Sandner や J.P.Gabriel G-18 とほぼ同じ程度の値を示しています。
ということは、 弓の強さ と言う観点では、Sandner や J.P.Gabriel G-18 とほぼ同等性能・・・ということが分かります。
ただし、RCB-80 と RC-16 は角弓であるため、直線の傾きが大きくなっており、スティックのしなやかさ は、少し足りないかも知れません。
■CB-380 と Carbondix はやや柔らかい と感じられる弓・・・ということが分かります。
■それらより上にある AC-30、CB-150、CB-500 は、へなへなの感じがする弓でしょう。 力強い演奏には、不向きだと思います。
(注)
弓の力学 では、１３本の Cello 弓 に関して、こちらでご紹介したように、弓の中央に錘を載せ、その時のスティックの撓みを計測し、スティック材質の強さ・・・あるいは、スティック材質の品質の良さ・・・を示す 縦弾性係数 E の値を求め、その数値により、、スティック中央変位 ds を計算する・・・という方法を用いました。
しかし、ここでご紹介する 弓性能計測装置 を用いることによって、面倒なスティックの撓みを計測することをしなくても、スティック材質の強さ・・・あるいは、スティック材質の品質の良さ・・・を示す 縦弾性係数 E の値を(推定値) として求めることが可能となり、弓の基本性能 をグレード分けすること が大幅に簡便となりました。
上の 図３６ Cello 弓のスティック中央変位 ds の データと、こちらでご紹介したデータを比較してみてください。
ほぼ、同じ傾向のデータが得られていると思います。
弓の強さ と 扱い易さ を示す数値データ は 振り子振動の振動数 fo を計測することと、慣性モーメント Ib の二つで 、大よそのランキング付け出来ます。
その結果を、下の図に示します。
図３８ Cello 弓のランキング
この結果からも、
例えば、x=0.5 (弓の中央) の、振り子振動の振動数 fo を計測するだけで、
★ 16.5Hz 以上 (A) 特上グレード
★ 15Hz 以上 (B) 上グレード
★ 15Hz 未満 (C) 並グレード
弓の基本性能 をグレード分けすること が可能と考えます。
これが、工房ミネハラ が辿り着いた弓の基本性能 を知る最も簡単な計測方法で、弓性能計測装置 を提案する理由です。 Patent Pending
ここで、気になることがあると思います。 それは、x=0.5 (弓の中央) の、振り子振動の振動数 fo の数値の差が小さい・・・ということです。
しかし、実際に計測される 振り子振動の振動数 fo の数値は、毛を張った状態の毛間隔 d2 の値を正しくセットすれば、
何回測定しても再現性は良く、計測される数値の差は、0.1-0.2Hz 程度の小さな差になっていますので、
上のような大胆なグレード分けの実用性は十分と考えております。
Violin, Viola 弓も 性能計測装置で調べてみました・・・
Violin, Viola 弓は、サンプル数があまり多くありませんが、傾向をご覧いただくには十分なデータと思います。
下の図に示した Violin, Viola 弓の中には、価格が 20万円台のヨーロッパの工房製のものから、これが弓・・・？と思うような低価格品も含まれています。
Violin, Viola 弓の中に、各１本ずつカーボンファイバー製の弓も含めてあります。
データについての解説は割愛させていただきますので、図をご覧いただき、吟味してみてください。
図３９ Violin, Viola 弓の重量と慣性モーメント
図４０ Violin, Viola 弓の重量と慣性モーメント
振り子振動の振動数 fo の大きい弓ほど、確りした毛張力が得られることが、一目瞭然分かります。
Violin 弓の毛張力は、
通常に演奏するときは、
6Kg 程度必要。限界d2 まで張った時に、6Kg 程度、あるいはそれ以上に張れることが必要と思われます。
となると、自ずと品定めは左の図で可能となります。
図4１ Violin, Viola 弓のスティック中央変位 ds ・・・スティックの堅さとしなやかさ
Horst Schicker は、
「柔らかいコシが特徴で弦への吸いつきをよくしている」
(サラサーテ 2009/1・2月号) とありますが、左の図からもそれは良く分かります。
弓の強さ と 扱い易さ を示す数値データ は 振り子振動の振動数 fo を計測することと、慣性モーメント Ib の二つで 、大よそのランキング付け出来ます。
図４２ Violin, Viola 弓のランキング
この結果からも、Violin, Viola 弓の場合は、
x=0.5 (弓の中央) の、振り子振動の振動数 fo 13.0-14.0Hz 程度が、弓の基本性能 をグレード分けする値と考えます。
これが、工房ミネハラ が辿り着いた弓の基本性能 を知る最も簡単な計測方法で、弓性能計測装置 を提案する理由です。 Patent Pending
弓の命の原点が分かった・・・
弓の命の原点・・・？
弓の強さの原点であるスティックの材質が良いか ・・・それは、作った人しか分からないのでしょうか？メーカーや製作者は、あらかじめ原材料の段階で材料を吟味し、材料の強さをランキング分けし、ランキングに合わせて形状を決め、太さや反りを丹念に仕上げ、価格帯に合わせて弓を作るでしょう。
時には、 多少ランキングの低い材料でもそれを補う工夫をし、より良い性能の弓を作る努力も惜しんでないと確信します。
しかし、 一旦弓として作られたものは、外から眺めたり、ちょっと弾いただけでは、普通の演奏者の場合、演奏感覚に就いては多少の善し悪しを云々できても、 それが、本当に良い材料から作られたものかは、確信が持てないのが普通です。
そこが、お客様が弓選びに迷う 所以です。
「弓の力学」で色々な角度から弓の性能を評価してきました。
弓の命の原点・・・と言える 強さ を決めている数値の 縦弾性係数 E という数値を使ってきました。 当然、 縦弾性係数 E の数値の大きな材料で弓を作れば、良い弓が作れます。
ここでご紹介した 弓性能計測装置 を使えば、面倒なスティックの撓みを計測することをしなくても、この値を 推定値 として簡単に知ることができます。
お客様が感覚的に弓選び していたものに加え、このような裏付けを持った数値を提示することによって、安心して弓選びをして頂けると思いませんか。
スティック材質の品質の良さ・・・を示す 縦弾性係数 E の値を最後に参考として下記に示します。 (数値の統一を図るために、ウッドボウのみでの比較としてご覧になって下さい。)
縦弾性係数 E の値は、こちらの Microsoft 表計算ソフト Excel 用、計算プログラムのうす緑色のセル に数値を入力すれば、瞬時に計算結果を得ることができます。
弓選びに訪れたお客様の現在お使いの弓の寸法・重量や振り子振動の振動数 fo を、その場で測定して、現状の弓の性能を計測することも、数分で可能です。
その結果や、お客様の趣向などを加味して、さらに上のグレードの弓をお客様に提案する・・・というような、
親身になった弓選びのお手伝い
が可能になると考えております。
図４３ Cello 弓の振り子振動数と材料の縦弾性係数 E
図４４ Violin, Viola 弓の振り子振動数と材料の縦弾性係数 E
Cello 弓、Violin, Viola 弓 いずれも、 縦弾性係数 E の大きな材料で作られたものは、振り子振動の振動数 fo の数値も高くなる傾向がはっきりと表れていますので、
良い材料で作られた弓は・・・性能も良い・・・ということが、はっきりと数値でも裏付けできました。
縦弾性係数 E の値が、2,500-3,000 前後、あるいは、それ以上であれば、性能の良い弓 と言って間違いないと考えております。
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■弓性能計測装置 ； Patent Pending
工房ミネハラ
Mineo HaradaUpdated:2011/3/4
First Updated:2008/12/14
