Чому труба звучить?
Як чому? Тому що в неї дмуть!
Так дадуть дев'ять чоловік з десяти - це перевірено. А якщо ви і самі так думаєте, спробуйте дмухнути в фанфари, яка напевно є у вас в школі у піонерів. Якщо ви не вмієте на ній грати, вийде від вашого дуття лише легке шипіння.
Значить, з труби ще потрібно навчитися отримувати звук, перш ніж навчишся на ній грати. Але про це трохи пізніше. А поки відповімо на питання, чому труба взагалі здатна звучати.
Уявіть відрізок будь-якої труби. Будь в буквальному сенсі - хоч водопровідної. Всередині неї знаходиться повітря. І оскільки обсяг цього повітря обмежений стінками труби, він приймає форму довгого і щодо тонкого циліндра. Тепер ще раз покличте на допомогу уяву і уявіть собі тільки цей повітряний циліндр, без всякої труби. Вийшло газоподібне фізичне тіло певних обрисів. Сама труба потрібна була нам поки тільки для того, щоб надати повітрю необхідну конфігурацію.
І ось цей повітряний циліндр, або, як частіше говорять, повітряний стовп, виявляється, може коливатися, як і тверде тіло, наприклад струна.
Правда, форма коливань тут інша: хвилі йдуть уздовж стовпа, а не поперек, як в струні. Але в іншому цілком можна порівняти фізичні властивості струни і стовпа повітря.
Струна певної довжини, товщини, щільності матеріалу і сили натягу дає тільки одну частоту коливань. Чим довше струна при інших рівних умовах, тим нижче звук. Повітряний стовп в трубі завжди має одну і ту ж щільність, і натягувати його теж не можна, а ось довжину і товщину можна міняти. Тоді при певних розмірах він дає тільки одну частоту, точніше одну висоту звуку, і щоб її змінити, потрібно міняти ці розміри.
Струна, як ми пам'ятаємо, коливається не тільки всієї своєї довжиною, а ще й частинами. З повітряним стовпом відбувається те ж саме. Причому, як і в струні, можна приглушити в ньому коливання всієї довжини, залишивши коливання частин. Звичайно, це робиться іншим способом, не таким, який застосовувався в досвіді з гітарою, однак результат, якщо знехтувати гучністю, буде один і той же.
Так що, з точки зору фізика, струна і повітряний циліндр мають багато спільного. Але, з точки зору музиканта і музичного майстра, відмінностей більше, ніж подібності. Хоча б тому, що струну ще потрібно виготовити, а повітря досить укласти в якийсь обсяг - в даному випадку в трубу. Крім того, струна сама по собі звучить слабо і при конструюванні всіх струнних інструментів майстрам доводилося вирішувати задачу посилення звуку. А повітряний стовп без всякого посилення звучить настільки голосно, що в деяких духових інструментах залишається нерозв'язною якраз проблема тихого звуку.
Ще одна відмінність. «Пряма як струна» - цей вислів всім добре відомо. І справді, струна в будь-якому музичному інструменті може бути тільки прямий. А стовп повітря можна скручувати як завгодно, і звучати він буде так само, як і прямий. Адже коливається повітряний стовп вздовж, а не поперек, і тому хвилі коливань вільно огинають плавні вигини труби. Всі мідні духові інструменти зігнуті виключно заради компактності, звук від цього не стає ні краще, ні гірше. Ось звідки така різноманітність форм мідних духових - згинають і скручують їх по-різному, виходячи лише з тим, щоб музиканту було зручно тримати інструмент. А Розігніть їх все, і кожен інструмент постане перед нами лише трубою. Різної довжини, різної товщини, але всього лише трубою в прямому сенсі цього слова, оснащеної простими в принципі пристосуваннями.
Але головна відмінність ось у чому: змусити коливатися струну досить просто, а повітряний стовп - складніше. Справді, защіпніте струну, як на гітарі, проведіть по ній смичком, як на скрипці, вдарте молоточком, як на фортепіано, і струна буде звучати. А по повітрю ударяти марно, як марно защипувати його або водити по ньому смичком. Потрібні інші способи, і людина їх, звичайно, знайшов.