概述力学在小提琴研究上的应用（上）

韩玫瑰 曹小建

摘要：小提琴的演化过程离不开力学的贡献，其中的力学应用也推动着该学科的进步。材料力学中的弹性模量、本构方程为小提琴选材及制作提供了依据，弦及弓的选材依赖承力强度，弓还与材料弯曲变形后的弹性恢复能力相关。弦与弓的互动为振动力学中的粘滑振动模式。弓施力区间在Schelleng给出的[Fmin，Fmax]内时可较好地激励亥姆霍兹运动，从而带来连续且悦耳的乐音。人琴整体符合理论力学的动量矩守恒定律。演奏时肩关节放松给予手臂足够自由度，主要靠肘关节、腕关节和手指施力。借助生物力学对演奏者关节角度及运动幅度的习惯性分析，可辅助诊断关节损伤并提出矫正或治疗方案。

关键词：小提琴  材料选择  弓弦交互作用  振动力学  生物力学

声音的产生和传播是典型的力学问题。音乐进化的过程中也离不开科学家们在力学领域的贡献，比如大家耳熟能详的伽利略、牛顿、伯努利、达朗贝尔、亥姆霍兹和韦伯等，中国古代人物管仲、沈括和朱载堉等也有各自的理论成果。小提琴被誉为西洋乐器中的“皇后”，其特点是音色美、音域宽、音质正，是现代交响乐队中的支柱。在小提琴的选材、运弓法、人弦交互、演奏者骨骼发育等方面，力学研究成果起着指导作用，而且这些研究同样反哺着科学本身。本文就应用力学在小提琴上的研究成果进行归纳，以期更优选材、辅导施力、规范演奏姿势。

一、材料力学参数的影响