Piszczałka (instrumentologia)

Piszczałka – w instrumentologii nazwa korpusu instrumentów muzycznych z grupy aerofonów (potocznie instrumentów dętych). Zadaniem piszczałki jest formowanie słupa powietrza – pewnej ilości powietrza zdolnej do wykonywania drgań podłużnych i emitowania dźwięku. Wysokość dźwięku piszczałki zależy od jej długości oraz od tego, czy jest otwarta, czy zamknięta; piszczałka otwarta wydaje dźwięk o oktawę wyższy niż tej samej długości piszczałka zamknięta. Ze względu na sposób wzbudzania drgań piszczałki dzielą się na wargowe i stroikowe. Piszczałka może wydawać dźwięki o różnej wysokości – funkcję taką uzyskuje się przez zmianę jej długości za pomocą wentyli, suwaka, albo otworów bocznych zamykanych i otwieranych palcami lub za pomocą systemu klap. O barwie dźwięku piszczałki decyduje jej rodzaj, kształt, materiał z jakiego jest wykonana i menzura.

Fletnia Pana

Flet podłużny

Klarnet

Saksofon

Dudy

Róg

Trąbka

Puzon

Piszczałka organowa

Wybrane instrumenty dęte – aerofony posiadające jedną lub więcej piszczałek

Budowa

Piszczałki wykonane są zazwyczaj z drewna lub metalu i mają bardzo wydłużony kształt – ich długość jest znacznie większa niż szerokość i grubość. Przekrój poprzeczny jest okrągły (w metalowych i niewielkich drewnianych) lub kwadratowy (w dużych piszczałkach organowe). Największe zróżnicowanie występuje w profilu, czyli przekroju podłużnym:

• profil równoległy, czyli cylindryczny,
• profil stożkowy: zbieżny (koniczny) i rozbieżny (antykoniczny, lejkowaty),
• profil wykładniczy, nieznacznie odbiegający od stożkowego,
• profil hiperboliczny, rozszerzający się wyraźniej przy wylocie niż w pobliżu miejsca zadęcia,
• profil paraboliczny, gdzie większa część piszczałki jest niemal cylindryczna, a tylko część wylotowa wyraźnie się rozszerza.

Wysokość dźwięku

Powstawanie fal dźwiękowych w piszczałce otwartej i zamkniętej – węzły fali, alikwoty

Kolejność dźwięków piszczałki otwartej i zamkniętej tej samej długości. 1 – piszczałka otwarta, 2 – zamknięta

Wysokość dźwięku wydawanego przez piszczałkę zależy przede wszystkim od jej długości; wpływ ma również rozmiar przekroju, otworów w ściankach, a zwłaszcza kształt wylotu (tzw. czary dźwiękowej); kształt piszczałki – zagięcia – nie mają wpływu. Piszczałka otwarta wydaje dźwięk o oktawę wyższy niż tej samej długości piszczałka zamknięta.

Drgania wywołane na jednym końcu piszczałki (na rysunku punkt „a”) wywołują falę dźwiękową, która posuwa się w powietrzu wypełniającym piszczałkę (w słupie powietrza) w kierunku drugiego końca (na rysunku punkt „b”), ulega odbiciu i razem z falą pierwotną tworzy falę stojącą, podłużną:

• w piszczałce otwartej, po osiągnięciu wylotu „b” następuje wyrównanie ciśnienia z otaczającą atmosferą i powstanie fali powrotnej. Węzeł fali powstaje w środku długości piszczałki, a długość fali jest dwukrotnie większa od długości piszczałki.
• w piszczałce zamkniętej, po osiągnięciu wylotu „b” następuje powstanie fali powrotnej, a opór ścianki powoduje nałożenie się obu fal i powstanie węzła fali. Długość fali jest czterokrotnie większa od długości piszczałki.

Wewnątrz piszczałki, w zależności od innych czynników powstają fale stojące o innych długościach:

• w piszczałce otwartej, długości takich fal będą stanowiły kolejno ${\tfrac {1}{2}}$, ${\tfrac {1}{3}}$, ${\tfrac {1}{4}}$, itd. część długości fali podstawowej i utworzą pełny szereg harmoniczny z tonami łączącymi się we współton.
• w piszczałce zamkniętej, długości takich fal będą stanowiły kolejno ${\tfrac {1}{3}}$, ${\tfrac {1}{5}}$, ${\tfrac {1}{7}}$, itd. części długości fali podstawowej tworząc niepełny szereg harmoniczny o charakterystycznym widmie pozbawionym parzystych tonów składowych.

Wysokość dźwięku wydawanego przez piszczałkę może być zmieniana przez zastosowanie techniki przedęcia (np. w naturalnej waltorni), lub zmianę długości kanału piszczałki za pomocą otworów przewierconych w ścianie piszczałki (np. w klarnecie), wentyli (np. w trąbce i suwaków (np. w puzonie).

Wzbudzanie dźwięku

Ze względu na sposób wzbudzania drgań, piszczałki dzielą sie na wargowe (inaczej labialne, szczelinowe) i stroikowe (inaczej języczkowe). W piszczałkach wargowych dźwięk powstaje wskutek tarcia strumienia powietrza o ostry brzeg otworu w korpusie – wargę, w stroikowych przez okresowe, przerywane drganiem stroików uderzenia strumienia powietrza o powietrze zawarte w piszczałce.

Rodzaje wzbudzania dźwięku w piszczałce

1a

1b

2a

2b

3a

3b

1a: Flet – piszczałka wargowa (1b: warga w korpusie), 2a: Saksofon – piszczałka ze stroikiem pojedynczym (2b), 3a: Obój – piszczałka ze stroikiem podwójnym (3b)

Barwa dźwięku

O barwie dźwięku piszczałki decyduje jej rodzaj, kształt, materiał z jakiego jest wykonana i menzura.

Bibliografia

• Krzysztof Biegański: Mała encyklopedia muzyki. Stefan Śledziński (red.). Warszawa: PWN, 1981. ISBN 83-01-00958-6.
• Mieczysław Drobner: Instrumentoznawstwo i akustyka. Kraków: Polskie Wydawnictwo Muzyczne, 1997. ISBN 83-224-0469-7.