音叉

音叉は、2本の突起を持つ音の共鳴器である。音叉は2本で構成され、その先端はタインと呼ばれ、U字型の金属棒（通常はスチール）でできています。この棒状の金属は自由に動くことができる。これを物にぶつけて振動させると、特定の一定の音程で共鳴する。高次の倍音が消えるまでしばらく待つと、純粋な音楽的音色が鳴る。ピッチは、2本の突起の長さによって決まる。主な用途は、他の楽器を調律するための音程の基準として、また聴力検査に使われることがあります。

共鳴箱の上の音叉ドイツ、ケムニッツ、マックス・コール作

説明

音叉は、1711年にイギリスの音楽家ジョン・ショアによって発明された。彼は宮廷のトランペット奏者として、作曲家ジョージ・フリデリック・ヘンデルやヘンリー・パーセルに楽曲のパート譜を書き下ろしてもらった。

フォークの形状は、非常に純粋な音色を生み出します。振動エネルギーのほとんどは基本周波数にあり、倍音（ハーモニクス）はほとんどありません。これは他のレゾネーターではありえないことです。というのも、最初の倍音の周波数は、基本音の約5² /2² = 25/4 = 6¼倍（約2½オクターブ上）なのです。これに対し、弦楽器の第一倍音は基本音より1オクターブ高いだけである。そのため、フォークを打っても、倍音にはほとんどエネルギーが流れず、倍音は早く消滅し、基音だけが残る。この純粋な音色は、他の楽器の音色と聴き比べるとき、チューニングがしやすい。

フォーク型にしたもう一つの理由は、主モードで振動させると、突起が離れたり離れたりすることでハンドルが上下に振動するためです。各突起の根元にはノード（振動のない点）がある。柄の動きは小さいので、振動を減衰させずに柄でフォークを持つことができるが、柄が振動を共鳴器（よく使われる中空の直方体の箱のようなもの）に伝え、フォークの音を増幅させることが可能になる。共鳴器（机の天板に柄を押し付けるだけの簡単なものでもよい）がないと、音は非常に微弱である。これは、フォークの突起から出る音波が180度位相がずれているためで、フォークから離れたところでは干渉し合い、ほとんど打ち消されてしまう。フォークの突起の間に吸音シートを挟み、片方の突起から耳に届く音を小さくすると、この打ち消しが少なくなるため、実際に聞こえる音量は大きくなる。

市販の音叉は通常、工場で正しいピッチに調整されていますが、突起の部分をヤスリで削ることで再チューニングすることができます。突起の両端をヤスリで削るとピッチが上がり、突起の根元の内側を削るとピッチが下がります。

最も一般的な音叉は、A＝440Hzの音を鳴らす。これは標準的なコンサートピッチで、一部のオーケストラではチューニングノートとして使われている。ヴァイオリンの2弦、ヴィオラの1弦、チェロの1弦の1オクターブ上を開放で弾いたときのピッチである。1750年から1820年の間にオーケストラで使われていた音叉は、ほとんどがA=423.5Hzの周波数でしたが、多くの音叉があり、微妙に異なるピッチも多くありました。標準的な音叉は、ピアノの中央オクターブ内のすべての音楽的音程、およびその他の音程に対応するものがある。音叉のメーカーとしては、イギリスのシェフィールドにあるラグ社やジョン・ウォーカー社などが有名である。

音符（E）と周波数（659ヘルツ）が刻印されたジョン・ウォーカー社の音叉

周波数の計算

音叉の周波数は、その寸法と材質によって異なります。^[]

f = 1 2 π l 2 A E ρ {displaystyle f={Cfrac {1}{2π l^{2}}}{sqrt {Cfrac {AE}{rho }}}} , もしプロングが円筒形の場合 $f={\frac {1}{2\pi l^{2}}}{\sqrt {\frac {AE}{\rho }}}$ また、プロングが円筒形の場合、^[] f = R 2 π l 2 π E ρ { {displaystyle f={Tháfrac {R}{2Cpi l^{2}}}{Tháfrac {Cpi E}{Thárho }}}となります。｝ $f={\frac {R}{2\pi l^{2}}}{\sqrt {\frac {\pi E}{\rho }}}$

どこで

fはフォークが振動する周波数（ヘルツ）です。
Aは突起（タイン）の断面積（平方メートル）です。
lはプロングの長さ（メートル）です。
Eはフォークの材質のヤング率（パスカル）である。
ρはフォークの素材の密度を1立方メートルあたりキログラムで表したものです。
Rは突起の半径（メートル）です。

用途

音叉は伝統的に楽器の調律に使われてきたが、多くの用途で電子チューナーに取って代わられている。音叉は、電子発振回路に接続された突起に電磁石を近づけることで、音が消えないように電気的に駆動することができる。

楽器において

音叉と同じような構造を持つ鍵盤楽器は数多く作られているが、最もポピュラーなのは、音叉と同じ原理でハンマーを打つ構造を持つローズピアノであろう。

時計において

アキュトロンは、マックス・ヘッツェルが開発し、1960年からブローバが製造した電気機械式時計で、電池を電源とする360ヘルツのスチール製音叉を計時素子として使用したものである。この音叉のおかげで、従来のバランスホイール式時計よりも高い精度を実現することができた。音叉の音は、時計を耳に当てると聞こえる。

医療用

音叉（通常C-512）は、医師が患者の聴力をチェックするために使用されます。また、低音用（通常C-128）は、末梢神経系の検査で振動感覚を確認するために使用されます。

音叉は、ソノパンクチャーやポラリティセラピーなどの代替医療にも使われている。

メディカル音叉 128Hz

レーダー銃の校正

車の速度やスポーツのボールの速度を測定するために使われるレーダー銃は、通常音叉で校正されます。音叉には周波数の代わりに校正速度と校正するレーダーバンド（Xバンド、Kバンドなど）が表示されています。

ジャイロスコープにおいて

音叉のダブルやHタイプは、QuapasonTMやさまざまなタイプのMEMSのような戦術的な振動構造ジャイロスコープに使用されています。

音叉

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