Звон как свойство металла

Фото из открытых источников

Часто, после пуска двигателя раздается характерный металлический звон или цоканье. Портал «АвтоВзгляд» рассказывает, в чем может быть причина, и чем это грозит мотору.

Обычно звон появляется после того, как мотор завели, но он еще не успел прогреться. С прогревом звук может просто исчезнуть, стать менее заметным или усиливаться с ростом температуры. Как же понять, в чем проблема?

Детонация

В первом случае (когда звук исчезает), это могут быть так называемые детонационные стуки. Их причина кроется в позднем воспламенении топливно-воздушной смеси, что приводит к взрывам внутри цилиндров.

Это происходит после того, как в бак машины залили некачественное топливо, или владелец решил сэкономить, заправив топливо с октановым числом, которое ниже того, что рекомендовал автопроизводитель.

Так что если в инструкции по эксплуатации машины написано, что в бак нужно заливать, скажем, 95-й бензин, не стоит заправлять машину 92-м.

Мотор, конечно, сразу не угробите, но если это делать постоянно, то через пару лет будут проблемы.

Фото из открытых источников

Звенеть могут и гидрокомпенсаторы. Такой звук, как правило, уменьшается в процессе прогрева двигателя. Обычно подобные симптомы появляются, когда водитель не следит за уровнем масла или затягивает с его заменой. И чтобы убрать посторонние звуки, достаточно просто поменять масло. Ну а после следить за его уровнем.

Если у мотора нет никаких признаков неисправности, но после пуска холодный мотор начинает тихо постукивать, это говорит о том, что тепловые зазоры не соответствуют норме. То есть нужно поехать на сервис и отрегулировать клапаны.

Серьезные проблемы

Ну а если с прогревом мотора металлический звон становится четче или громче, значчит с двигателем возникли серьезные проблемы. Из основных выделим износ деталей силового агрегата. Скажем, у мотора изношены поршни.

Они «гуляют» в цилиндре, а создает металлический звук «юбка» поршня. А еще подобный звон может намекать, что лопнули поршневые кольца.

Все это говорит о скором капитальном ремонте силового агрегата, так что визит в сервис лучше не затягивать, иначе рискуете встать на дороге и поехать дальше на тросе или эвакуаторе.

Премьера модели прошла в Корее Премьера модели прошла в Корее

Искусство колокольного звона

В звуке колокола различают три главных отдельных тона: первый звон – главный, самый слышный тон, происходящий тотчас же после удара; если он густ, ровен, держится долго и не заглушается другими побочными тонами, то колокол отлит превосходно.

Главный звон зависит от математически правильной и соразмерной толщины всех частей колокола и происходит от вибрации частиц металла в средней его трети. Второй тон представляет собой гул, который хотя происходит тотчас же за ударом, но явственно слышится спустя некоторое время.

Гул распространяется не так далеко, как звон, но держится дольше его, и чем он сильнее, тем колокол считается лучше. Гул происходит от вибрации частиц металла в краях колокола или, вернее, в нижней его трети.

Поэтому чем толще края колокола, тем гул сильнее, хотя при излишней толщине он разносится не так далеко.

Схема (а), процесс (б) настройки колокола обточкой и проверка (в) высоты звучания колоколов с помощью поперечной флейты (фрагмент фрески. г. Мёлн, Германия. Ок. 1400 г.)

Третий тон – это «звененье». Оно происходит от вибрации частиц металла в верхней трети колокола; звук этот довольно неприятен; он тем слышнее, чем толще дно и верхняя треть колокола и чем массивнее его уши.

В небольших колоколах этот звук сливается со звоном и потому едва слышен, но в больших он довольно силен и пронзителен.

Для устранения или, по крайней мере, для уменьшения нежелательного звука верхнюю треть и дно колокола стараются делать как можно тоньше, в 2–3 раза тоньше краев.

Если размеры колокола верны и пропорция меди и олова точна, тогда звук колокола, происходящий от сочетания главных тонов, достигает необыкновенной чистоты и певучести. Такие колокола достаточно редки. Это связано с целым рядом обстоятельств, с которыми довольно трудно бороться, например, с ликвацией сплава в печи.

И хотя предпочитают отливать колокола, которые предполагается использовать совместно, из металла одной плавки, успех не гарантирован. Таким образом, и при всём опыте мастера не всегда сразу получается звон из нескольких колоколов в требуемом тоне, и тогда остается одно – исправить недостатки обточкой стенки колокола.

Это возможно лишь в том случае, когда тон колокола должен быть понижен, и почти невозможно повысить тон колокола, так как при этом необходимо укоротить диаметр его нижнего края. Поэтому на практике предпочитают отливать колокол с более толстыми стенками. Таким способом возможно исправить ошибку главного тона, но при этом невозможно исправить добавочные тона.

Искусство колокольного звона требует большого навыка и умения. Как уже отмечалось, применяются два способа: раскачивают или язык, или сам колокол.

В средневековье, когда колокола использовались особенно часто, от сильного звона звонари нередко глохли (вспомним хотя бы знаменитого Квазимодо из «Собора Парижской Богоматери» в.

Гюго), поэтому, чтобы сберечь слух, они клали в уши ягоды, например, рябины, калины и клюквы; затыкали уши ватой, звонили с открытым ртом.

С середины XIX в. известны общества любителей колокольного звона. Особенно много их было в Англии и России (до революции 1917 г.). Наиболее авторитетными считались Камберлендское общество искусства звонарей в городе Норвич и Лондонский клуб звонарей.

В России хороший звон зависит от искусного перебора шести, семи, а иногда девяти и даже тринадцати колоколов с соблюдением довольно ровного такта, зависящего от более или менее частых ударов в большой колокол.

В Англии большой популярностью пользуются колокольные концерты, на которых звонари на пяти, шести или более колоколах исполняют все возможные сочетания ударов, которые только можно получить при известном числе колоколов. Например, в 1796 г. члены клуба звонарей в Вестмерленде на колокольне церкви св.

Марии звонили три часа и двадцать минут и сделали за это время на семи колоколах все возможные сочетания числа семи, т.е. 5040 ударов. В Бирмингеме подобный концерт продолжался 8 ч 15 мин, за это время с хронометрическою точностью было сделано 14 224 удара.

Колокольная бронза (статья)

Настоящая статья ставит своей целью сообщить результаты исследования колокольной бронзы, проведенного с позиций физического металловедения и выявившего такие особенности этого сплава, которые имеют непосредственное акустическое значение и указывают на особые эффекты электронно-атомной структуры и химической связи.

Лучшим колокольным сплавом в настоящее время считается бронза, содержащая 78—80% меди, 20—22% олова и не более 1—2% примесей (в ответственных случаях не более 1%) '.

Внешне сплав такого состава кажется ничем не примечательным — обычная оловянистая бронза, отличающаяся от других бронз (скульптурной, монетной, медальной, технической) только высоким содержанием олова.

В то же время исторически колокольная бронза предстает одним из самых загадочных из известных человеку металлических сплавов, окутанным клубком мифов и легенд, многие из которых живы и сегодня.

Напомним некоторые из этих легенд. Во-первых, это легенды, связанные с восприятием звучания ударных музыкальных инструментов и их многообразными функциями2.

Независимо от условий возникновения и проявления в рамках самых различных культур, с колокольным металлом традиционно ассоциировалась вера в очистительную, охранную, катартическую, заклинательную, профилактическую или апотропеическую силу.

Наиболее устойчивый тип психологических переживаний, вызываемых звоном металла,— обращенность в силам природы, к небу, к высшему идеалу, к активному доброму началу. Отсюда одна из основных функций — защита от бесов и злых духов3.

Другой тип ассоциаций — посвященность, избранность, колокольный звук — «музыка царей и критерии мировой гармонии» использование колоколов или колокольчиков поэтому скорее всего позволялось избранным — жрецам, прорицателям, знахарям.

Звучащий предмет (колокол, колокольчик, бубен, тамбурин) мог служить также для предсказания судьбы, включаться в систему шаманской практики в качестве экстатического и оргиастатического инструмента, использоваться в погребальном обряде, вотивном приношении, в различных церемониальных обрядах, но прежде всего являлся музыкальным инструментом, использовавшимся в культовой практике. Крупный историк музыки  Н. Финдейзен давал следующую характеристику этому специфическому феномену: «Известно, что библейские первосвященники имели на концах своего паллиума колокольчики. При освящении и очищении жертв, а также во время молитв жрецы Прозерпины в Афинах звонили в колокольчики. В глубокой древности романские народы воздвигали жертвенник рядом со священным деревом, на котором были повешены колокольчики. Точно так же в старину для удаления злых духов из дома („очищение») его окропляли очистительной водой при звоне колокольчиков. Таким образом, колокола и колокольчики уже в древнейшее время являлись символом очищения, предохранения и заклинания против злых духов и обязательным атрибутом всевозможных молитв и религиозных обрядов, и это значение их сохраняло, конечно, свою силу при погребальных обрядах, так же как пережиток их можно найти, например, в тех же атрибутах и „действах» шаманов и других служителей религиозных культов многих современных нам нехристианских и полудиких племен» 5.

Сходную характеристику находим у Дж.

Фрезера: «С древних времен существует общераспространенное поверье, что бесов и духов можно обратить в бегство звоном металла — мелодическим ли треньканьем бубенчиков, зычным ли голосом колоколов, резким ли бренчаньем цимбалов, гуденьем ли гонга или просто лязгом железных или бронзовых тарелок, ударяемых молотком, палкой или одна о другую. Поэтому при обрядах изгнания беса заклинателю нередко предписывается звонить в колокольчик, который он держит в руке, или же привязывать к той или иной части тела целую связку бубенчиков так, чтобы они бренчали при каждом его движении… Эти представления о ненависти духов к звону металла не угасли со смертью язычества. Они продолжали жить во всей своей силе и при христианстве -в средние века и много позже… В христианские времена самым противным звуком для вражьего слуха являлось стройное   и   торжественное   пение церковных колоколов»6.

Другой цикл легенд относится скорее к технической стороне явления — это, так сказать, производственные легенды.

Среди них назовем прежде всего легенду о том, что рецепт колокольного сплава представляет собой недоступный непосвященным «секрет» (хотя этот секрет свободно воспроизводится всемирной литературой по бронзолитейным ремеслам), затем легенду о том, что для красивого (серебряного.

малинового) звучания колокольный сплав должен обязательно иметь примесь серебра (хотя те же источники или молчат об этом, или настойчиво отрицают необходимость серебра), затем поверья о том, что и другие металлические предметы (кулинарные и фармацевтические ступки, купели, монеты) в особых случаях также могли изготавливаться из «благоприятствующего» колокольного сплава; сюда же, по-видимому, следует отнести обычай распускать слухи исплетни во время литья колоколов, призванный гарантировать удачную отливку, застраховав колокол от дурного глаза «'.

Таковы факты внешней жизни колокольного сплава.

Ни один другой из освоенных человеком металлических сплавов (разве что зеркальный сплав — бронза с 32—33% олова) не породил столько поверий и связанных с ними обрядов и не был в столь высокой мере опоэтизирован в мировой литературе, как колокольная бронза — «король, венец металла» («Про все звенит венец металла…» — Шиллер, «Песнь о колоколе»).

Рецепт колокольного сплава восходит к глубокой древности. Наиболее ранняя попытка письменной фиксации рецепта относится к древнему Китаю (III в. до н. э.

или ранее) — это ремесленная глава «Као-гун-цзи» книги «Чжоу-ли» («Чжоуские церемонии») 8, где рецепт фигурирует в виде пропорции из пяти частей меди к одной части олова.

На европейской почве состав колокольного сплава впервые упоминается в знаменитом трактате бенедиктинского монаха Теофнла «Краткое изложение различных искусств» — первой европейской ремесленной энциклопедии (первая половина XI в.

): «Когда медь таким образом будет выплавлена, к ней примешивается пятая часть олова и таким образом приготовляется тот металл, из которого делаются колокола»; «Пятую или шестую должно составлять олово, обе составляющие части должны быть очищены, прежде чем они будут смешаны, с тем, чтобы они хорошо звучали» 9.

В средневековой Европе рецепт циркулирует, по-видимому, посредством списков сочинения Теофила. В XVI в. мы находим его в «Пиротехнии» Ваноччо Бирингуччо («Те.

кто хотят делать колокола, кладут 23, 24, 25 или 26 фунтов олова па каждые сто фунтов меди в зависимости от тона, а также в зависимости от того, большими или малыми должны быть колокола и должен ли быть тон глубоким или резким и ясным») 10, в XVII в.

— во «Всеобгцей гармонии» Марена Мерсенпа («Опыт показал, что лучший материал должен состоять из 3, 4 или 5 частей чистой, или красной меди на одну часть корнуэльского, или английского олова.

Колокольные мастера дают 20 фунтов олова на 100 фунтов меди, но эта практика, по-видимому, допускает большую свободу, так как часовщики кладут одну треть олова в колокола для курантов, что делает их очень звучными, другие же литейщики дают тем больше олова, чем более прекрасный звук они стараются получить.

Однако во всем этом деле нужна большая осторожность, так как если в сплаве слишком много олова, то колокол может разбиться, а если в нем слишком мало олова, то колокол будет звучать, как котел») В XVIII в.

рецепт попадает в знаменитую «Энциклопедию наук, искусств и ремесел» Дидро и Даламбера («Что касается состава металла, то наилучшим является состав из трех частей красной меди и одной части высококачественного олова… Пропорция из трех частей меди к одной части олова не столь хорошо утвердилась, чтобы от нее нельзя было уклониться.

В большие колокола дают пропорционально больше меди, чем в малые. Эта проблема — соотношение материалов в сплаве в зависимости от размера колоколов с тем, чтобы получался наилучший звук,— еще требует разрешения, но так как опа связана с природой материалов, то пока нет надежды, что решение может быть найдено каким-либо другим способом, кроме эксперимента; ни химия, ни музыка, ни геометрия не могут здесь приравняться опыту наощупь») 12, в XIX и XX вв.—рецепт сплава воспроизводится в источниках по бронзолитейному производству 13. специальных работах по колокололитейному делуu п крупных энциклопедиях мира. Этого же состава сплав известен на всем Востоке и как обычный колокольный сплав15, и как сплав для китайских, индонезийских, яванских гонгов и там-тамов 16, и как материал турецких тарелок 17, индийских джарла 18, вьетнамских барабанов 19, а также других ударных металлических музыкальных инструментов народов мира.

С точки зрения современной физики металлов этот сплав представляет собой типичный физический объект, основные проявления которого должны быть обусловлены его природой, собственными его физическими свойствами.

Для данной статьи потребовалось ввести и конкретизировать несколько соображений.

В своей окончательной формулировке рецепт колокольного сплава требует строгой регламентации количественного соотношения компонентов и строгого ограничения уровня примесей.

 Однако химический состав дает только качественную внешнюю характеристику сплава, свойства же реальных сплавов определяются тем, что образуется при данном химическом составе соответственно способу получения — обычно это конгломерат различных фаз, примесей, включений, соответственно свойства сплава могут зависеть от всех таких факторов.

Здесь поэтому возникали следующие вопросы. Точность состава и чистота означают критичность к какому-то определенному фактору строения сплава. Какому? Почему состав как точен? Почему при точном составе уровень примесей так ограничен?

В самом общем случае поведение литейного колокольного сплава (деформируемые сплавы — материал гонгов и там-тамов — на данном этапе в программу исследования не входили) следовало рассматривать с учетом его фазового строения — типа, структуры и взаимного расположения промежуточных фаз, образуемых медью и оловом в соответствии с диаграммой состояния медь — олово20. В области состава колокольного сплава эта диаграмма  

Диаграмма состояния Си — Su. Решетка типа Си Структура Y-фазы

дает две структурные со ставляющпе — а- и б-фазы: Фаза, наиболее богатая медью (а-фаза), является однофазным твердым раствором олова в меди с решеткой гранецентриров'анного куба {см. стр. 243).

Для равповес-ного состояния предел растворимости меняется от десятых долей процента до 15,8% (по весу) в зависимости от температуры.

Однако в силу медленности диффузии олова в меди в реальных условиях кристаллизации этот предел практически не осуществляется и при комнатной температуре все твердые растворы являются Лересыщеннымн (неравновесными) .

Главным фактором, определяющим при этом фиксируемый состав а-фазы, является скорость охлаждения, зависящая в свою очередь от массы охлаждаемого металла, теплопроводности литейной формы и температуры окружающей среды. Подобно исходному металлу, а-твердый раствор мягок и пластичен, поэтому количество а-фазы в значительной степени определяет пластичность сплава.

С увеличением содержания олова первичный твердый раствор на основе меди сменяется двухфазной областью (а + б) —это т. н. эвтектоид — механическая смесь а- и б-фаз.

Затем следует несколько областей образования промежуточных фаз с характерными типами кристаллических структур (б-, е-, -п-фаз) и несколько других двухфазных областей.

Из всех промежуточных фаз системы Сu—Sn наибольший интерес для анализа колокольной бронзы представляет б-фаза как входящая в состав эвтектоида.

Следует принять во внимание, что в музыкальной акустике (музыкальном материаловедении) основные требования к «звучащему» материалу формулируются как наилучшее возбуждение и излучение всех частот, возникающих при ударе, и большая длительность звучания.

Эти требования достижимы при наличии хороших упругих свойств, низкого затухания звука (внутреннего рассеяния энергии колебаний), высокой плотности и минимальной пористости, а также слабой зависимости от частоты всех акустически значимых параметров.

Материал для музыкальных инструментов должен, кроме того, отвечать требованию стабильности и воспроизводимости упругих свойств.

И, наконец, последнее соображение. В обычном случае от хорошего сплава требуется удовлетворение сразу целому комплексу требований.

Применительно к колокольной бронзе поэтому было уместно выяснить, в каком соотношении находятся такие характеристики сплава, как механическая прочность и литейные свойства. Учета требовали и экономические соопражения.

Основной же вопрос формулировался при этом достаточно четко: отвечает ли найденный ремеслом состав колокольной бронзы какой-либо целесообразности — акустической, механической, технологической или экономической.

Что касается литейных, служебных п общеэстетических характеристик, то здесь ответ искать не приходилось — оловянистая бронза исторически зарекомендовала себя как сплав с прекрасной жндкотекучестью, высокой коррозионной стойкостью и выдающимися эстетическими свойствами — бронза красива.

Что касается экономических факторов, то здесь тоже все было ясно — достаточно было обратиться к материалам по истории металлургии: бронза, высокооловянистая в особенности, всегда представляла собой ценный, дорогой и поэтому стратегически важный материал, поэтому меньше всего экономический фактор мог сыграть какую-либо роль в определении состава основного «звучащего» сплава.

Подробное изложение этого исследования публикуется в отдельных статьях, сейчас же сформулируем наиболее важные выводы:

1. Колокольная    бронза    представляет    собой    акустически  целесообразный сплав с оптимальными физико-механическими   характеристиками,   что   позволяет   определить его   как сплав с особыми свойствами.

2. Основной эффект, обусловливающий особенности физических проявлений сплава,— это эффект интерметалличности  на основе соединения Cu3iSn8.

   Интерметаллид Cu3iSn8 относится к группе электронных фаз, доминирующим фактором существования которых является фактор электронной концентрации,   устанавливающий   связь   между   соотношением электронов и атомов, кристаллической структурой и физическими свойствами таких фаз.

Металлические соединения, образуя отдельный класс веществ, как правило, являются носителями особых свойств, отсутствующих у обычных металлов и обязанных наличию широкого диапазона изменений химической связи — от металлической до ионной с возможностями различных промежуточных н смешанных типов связи.

Благодаря своим специфическим   свойствам   металлические   соединения   нашли широкое применение при создании материалов с особыми физическими свойствами. Среди них имеются соединения с уникальными сверхпроводниковыми, полупроводниковыми, магнитными, оптическими и другими свойствами «.

Эти же свойства изменяются в широких пределах в зависимости от различных метастабильных и стабильных состояний металлидных систем.

Решение, найденное колокололитейным ремеслом,— сплав с особыми акустическими свойствами на основе уникального интерметаллического соединения Cu3iSm с е/а = 21/13 и сверхструктурой — можно поэтому поставить в соответствие тем современным тенденциям в разработке сплавов с особыми свойствами, где интерметаллические соединения используются в качестве основы промышленных сплавов благодаря уникальному влиянию на свойства обычных материалов.

3. С наличием интерметаллида (в зависимости от его относительного   количества)   связан   цвет   сплава и — каким-то пока   непонятным   образом — тембровый   состав   звучания.

Имеется четкая корреляция: при повышении содержания олова меняется одновременно и цвет — металл белеет (при составе б-фазы цвет бронзы был бы совсем белым, с отчетливо   серебряным   оттенком),   и   характер   звучания — звук становится чище, звонче, мелодичнее; качественно это отражает факт повышения доли верхних спектральных составляющих. В связи с этим представляет очень большой интерес   исследование   собственных   акустических   свойств интерметаллического соединения Cu3iSn8.

4. Физической основой исторического рецепта колокольной бронзы являются электронно-атомная структура и физические свойства кристаллических фаз.

Дело в том, что и в самом общем случае электроны и атомы являются носителями свойств вещества, которые, проявляясь в макроскопических   масштабах,   обусловливают   наблюдаемые   явления.

Колокольная бронза представляет собой, однако, совершенно исключительный культурно-исторический феномен взаимодействия материала, созданного человеком, с самим человеком.

Поэтому представляется, что основой содержательного описания такого   сложного   явления,   которое   было   бы информативным в отношении форм его функционирования, должна быть его собственная физическая природа, т. е. первичный эффект воздействия, так же, как природа вторичного эффекта восприятия — психология и психофизиология восприятия сложных звуков

Интегрированный урок (история + химия) в рамках Рождественских чтений: "Колокола России" (9-й класс)

Класс: 9

Цели:

1. Познакомить учащихся с историей колоколов как части культуры нации, выступающей в качестве внешнего выражения коллективной памяти народа, части мира, творимого человеком.
2. Повторить понятия: простое вещество, аллотропия, сплавы, коррозия металлов, физические свойства металлов.
3. Развивать умение видеть истоки особенностей менталитета русской культуры, которая сохраняет своё этническое единство и преемственность в различные эпохи жизни государства, высокую духовность народа. Учить обобщать, делать выводы.
4. Воспитывать любовь к национальным традициям и гордость за народ, который смог пронести через все испытания свою самобытность, высокий уровень духовной культуры, оказавший цементирующее воздействие на все этнические группы, входящие в государство.

Оборудование:

• презентация к уроку,
• стенд «Русь звенящая».

• ХОД УРОКА
• Вступительное слово учителя:

Мы – жители страны, расположенной в двух частях света. Это не просто особое географическое положение. Это, хотим мы этого или не хотим, смешение в менталитете двух культур. На экране слайд. Эта особенность постоянно подогревала интерес учёных и вопросы: какова природа русской культуры — европейская или азиатская?

Многие учёные говорят о её евразийском характере, а вот Д.С.Лихачёв говорил, что русская культура всегда обладала особой сопротивляемостью к азиатским традициям и ориентировалась на Европу.

В этой связи мы сегодня поговорим о музыке Древней Руси, которая формально совпадала с некоторыми этапами европейской музыкальной культуры, но развивалась своим особым путём, определившим дух, эстетическое и стилистическое своеобразие отечественного музыкального искусства последующих столетий.

В числе культурологических факторов, определивших особенности русской культуры в эпоху Древней Руси, следует выделить противоречивую ментальность. О бинарности русской культуры в эпоху Древней Руси писали многие мыслители прошлого и настоящего (П.Я. Чаадаев, В.С. Соловьев, Н.А. Бердяев и др.).

У нас в музыке параллельно развивался фольклор и церковно – певческое искусство при отсутствии «середины» — светского профессионального творчества вплоть до середины XVIII века.

Фольклор и богослужебная профессиональная музыка Древней Руси стали носителями национального музыкального начала, той почвой, на которой выросла вся наша музыкальная классика.

Народное музыкальное творчество возникло в недрах религии, воспитывало славян задолго до образования древнерусской государственности и принятия христианства.

Язычество – обожествление явлений природы, связано с «мистикой земли» (Бердяев), с мифологическим образом «матери – земли» — заступницы.

Христианство возвестило Евангелием о высшем предназначении человека и ценности человеческой личности. Открылись неисчерпаемые возможности для духовного совершенствования людей в их извечном стремлении подняться в «соседство Бога» (А.С. Пушкин). Дан мощный толчок для развития искусства европейских стран.

Это искусство стала осваивать Русь с момента своего крещения. Музыка Древней Руси тесно взаимосвязана с литературой, иконописью, зодчеством и входила в храмовый синтез искусств.

Христианские эстетические ценности обусловили развитие особого символического языка искусств, воплотившего красоту и глубину духовных идеалов, обращённых к Вечности.

Канонически определено, что в православной церкви хоровое пение звучит без инструментального сопровождения. Человеческий голос был признан единственным музыкальным инструментом. Вокальная музыка считалась более совершенным и более духовным искусством, способным передать звуки и органа, и гуслей, и кимвалов.

Появление колоколов в Киевской Руси, несомненно, связано с принятием христианства. Их звучание отвечало эмоционально — эстетическим чаяниям православного человека. Но попадают они к нам с католического Запада. Заслушивается 4 опережающих задания об истории возникновения колоколов.

В изменении назначения колокольного звона и способа звона мы видим подтверждение мысли о том, что ничего просто так мы не привносили в свою культуру, шла переплавка традиций чисто европейских в традиции русского народа. Так на Западе раскачивали колокол при свободном положении языка (очепный способ звона) У нас такой звон доминирует до 14- го века. Другой способ — язычный.

Колокол неподвижно закреплён на опоре, а звук извлекается свободно раскачивающимся языком. С середины 14- го до середины 17- го века у нас параллельно существуют два способа звона. А от середины 17- го до сегодняшнего дня господствует язычный звон. Почему? Во-первых, очепный звон создаёт угрозу конструкции.

Во-вторых, он требует большое количество звонарей для раскачивания колокола. Ну, а главное у нас произошло изменение функций с утилитарных — на эстетические. Вопрос: как это понимать? Заслушиваются дети.

Да действительно, если европейский звон был сигналом, то русский звон постепенно овладел всеми средствами музыкальной выразительности (ритмом, мелодией, гармонией, формой), воспринимая основные принципы древне — русской музыкальной эстетики.

Подчинение канонам и развитой системе символов православной службы потребовало от колокольного звона стать одним из воплощений слова, принять на себя помимо ранее приобретённых сигнальной и охранительной функций богословско-литургическую функцию, не свойственную более ни одной колокольной традиции мира.

Сейчас мы прослушаем с вами монастырский звон. Звонарни из города Ростова Великого. Идёт прослушивание. Откуда такое божественное звучание? Здесь нам уместно перейти к химическому составу колокола, способам отливки. Мы переходим к химической части урока. Слово Любовь Петровне. Идёт химия.

Учитель химии: очень многих людей интересует: из чего же делают настоящие колокола? Есть ли в колоколе серебро и сколько? Малиновый у него звон или не малиновый? Какие такие есть секреты в литье колоколов, которые передаются только «посвященным»?

Обычно колокола делали из металлов. И это не случайно. Металлы обладают таким свойством, как звон. Звонче других звенят медь, серебро, золото.

Учитель химии демонстрирует опыт: на человеческий волос подвешивает обручальное кольцо и ударяет деревянной палочкой.

Но колокола чаще всего отливали и отливают из бронзы. А какие металлы входят в состав данного сплава?

1. Ученики отвечают: из меди и олова.
2. Учитель химии: как вы думаете, почему именно эти используют металлы, а не золото и серебро?
3. Ученики отвечают: так как эти металлы значительно дешевле.

Учитель химии: бронза была известна человечеству давно, но Россия испытывала большие проблемы с медью и оловом. Их импортировали из Европы вплоть до конца 17века. Доставляли медь англичане, датчане, шведы и голландцы, а олово – датчане и англичане.

Металлы свозились на Архангельскую ярмарку, где и покупались у купцов промышленниками и государственными людьми. Иностранцы, пользуясь острым дефицитом в этих металлах            , продавали их « в деле», т.е. в изделиях, что было им выгоднее. Часто поставляли готовые колокола из Голландии из города Малина, отсюда и пошло выражение «малиновый звон».

Медь и олово были объявлены на Руси заповедными товарами, но уже к концу 17 века медь разрешили экспортировать, так как ее добыча резко увеличилась. Олово в России так и не было найдено до конца 17 века.

Особое внимание колокололитейному делу и взвешенная политика правительства позволили выйти на большие объемы добычи меди, что и помогло Российскому государству к концу 17 века занять лидирующие позиции в мировом колокольном производстве, которые она прочно удерживала вплоть до событий 1917 года.

Учитель химии: химический элемент олово образует два простых вещества: белое олово и серое олово. Как называется это явление в химии?

Ученики отвечают: это явление называется аллотропией.

Учитель химии демонстрирует белое олово. Из этого олова отливали оловянных солдатиков, покрывают изнутри консервные банки. Оно же входит в состав припоя и бронзы.

Серое олово – мелкокристаллический порошок, имеющий скорее свойства неметалла. Процесс превращения белого олова в серое быстрее всего идет при температуре -33 С.

Это превращение получило образное выражение «оловянная чума».

Учитель химии демонстрирует серое олово. (За две недели до урока необходимо положить белое олово в морозильную камеру). Демонстрация сопровождается рассказом учителя: история знает немало примеров, когда «оловянная чума» стала причиной многих бед и даже гибели людей.

Например: при перевозке слитков блестящего олова с Дальнего Востока в европейскую часть России в 1916 г., по прибытии в вагонах обнаружили не слитки металла, а серую пыль. Другой случай (примерно в тоже время) связан с запросом военного ведомства к известному химику В.В. Морковникову.

В запросе шла речь о помощи в разгадке странной порчи луженых чайников, которыми снабжалась русская армия. Чайники покрывались серыми пятнами и наростами, которые осыпались даже при малейшем постукивании рукой. Анализ пыли и наростов показал, что и то и другое представляет собой чистое олово без каких- либо примесей.

По мнению некоторых исследователей, одной из причин гибели экспедиции Р. Скотта стало олово. Емкости с горючим были закрыты оловянными пробками, которые в условиях низких температур Антарктиды превратились в серую пыль. Большая часть горючего вытекло.

Учитель химии: итак, колокола изготавливают из металлов, а металлы, как известно, разрушаются под воздействием внешней среды. Как называется этот процесс?

Ученики: коррозией.

Учитель химии: подвергается ли бронза коррозии? Обратите внимание на этот слайд (демонстрируется слайд с фотографией колокола со следами коррозии) Как вы думаете, вот этот зеленоватый налет на колоколе результат коррозии какого металла: меди или олова?

Ученики: окрашены в зеленый цвет обычно соли меди.

Учитель химии: во влажном воздухе, где всегда присутствует углекислый газ, с течением времени образуется соединение состава (CuOH)2CO3. К какому классу неорганических веществ можно отнести это вещество?

• Ученики: К классу солей.
• Учитель химии: Эта соль — нормальная, кислая, основная?
• Ученики: это основная соль.
• Учитель химии: назовите соль.
• Ученики: гидроксокарбонат меди.

Учитель химии: Разрушение бронзы идет медленно. В Суздале (незадолго до урока ребята были там на экскурсии) вы видели колокола 17в.

Результаты коррозии в этом случае более заметны, чем на фотографии. Обратите внимание: бронза с течением времени темнеет. В воздухе в небольших количествах присутствует сероводород.

Медь взаимодействует с ним и кислородом, при этом образуется черный сульфид меди.

Учитель дает задание по вариантам: 1в.- написать уравнение реакции получения гидроксокарбоната меди (11). 2в. – написать уравнение реакции получения сульфида меди (11). На доске эти реакции пишут те, кто быстрее справился.

2Cu +CO2 +H2O + O2 = (CuOH)2CO3

2Cu +2H2S + O2= 2CuS +2H2O

Сообщение ученика о составе колокольной бронзе. С точки зрения физической науки, колокольная бронза — обычный объект для исследований, имеющий свои собственные физические свойства.

Изучая его с помощью современных методов, обнаружилось наличие двух структурных составляющих: α и δ фаз.

α – твердый раствор олова и меди мягок и пластичен, поэтому количество α фазы определяет пластичность сплава.

В нем содержится от 0,1 до 15,8% олова. С увеличением его содержания, этот раствор сменяется двухфазным составом (α+δ) – это так называемый эвтектоид (механическая смесь двух фаз). В колокольной бронзе δ — фаза несет акустические свойства, а α — фаза- механические (прочность и пластичность).Относительное количество δ — фазы колеблется от 10 до 50%.

Таким образом, главная задача — получить чистый двухкомпонентный сплав строго определенного состава. Чем больше в его составе δ — фазы, то есть олова, тем лучше звук.

Это достигается повышением содержания олова до 32,5%. Однако колокол, отлитый по такой рецептуре, не выдержал бы и одного удара языком из-за своей исключительной хрупкости.

Поэтому у каждого мастера свои секреты состава сплава.

Учитель: Главное – чтобы колокол звучал чисто, насыщенно и долговечно, чего не скажешь о современных колоколах некоторых производителей сдаваемых в переплавку. А в заключении, я предлагаю написать небольшой тест:

В состав бронзы входят следующие металлы:

а) Cu и Zn б) Cu и Sn в) Cu и Ag г) Cu и Au

(CuOH)2СO3 — это соль

а) средняя б) кислая в) основная

Соль (CuOH)2 CO3 называется:

1. а) гидроксокарбонат меди (II) б) гидрокарбонат меди (II) в) гидроксид меди (II)
2. г) карбонат меди (II)

• Дополните фразу: Коррозия – это…
• Дополните фразу: Аллотропия – это…
• В состав бронзы входят следующие металлы:

а) Cu и Zn б) Cu и Sn в) Cu и Ag г) Cu и Au

(CuOH)2СO3 — это соль

а) средняя б) кислая в) основная

Соль (CuOH)2 CO3 называется:

1. а) гидроксокарбонат меди (II) б) гидрокарбонат меди (II) в) гидроксид меди (II)
2. г) карбонат меди (II)

• Дополните фразу: Коррозия – это…
• Дополните фразу: Аллотропия – это…
• В состав бронзы входят следующие металлы:

а) Cu и Zn б) Cu и Sn в) Cu и Ag г) Cu и Au

2. (CuOH)2СO3 — это соль

а) средняя б) кислая в) основная

3. Соль (CuOH)2 CO3 называется:

1. а) гидроксокарбонат меди (II) б) гидрокарбонат меди (II) в) гидроксид меди (II)
2. г) карбонат меди (II)

• 4. Дополните фразу: Коррозия – это…
• 5. Дополните фразу: Аллотропия – это…

Учитель истории: Мы поговорили о металлах, а теперь вернёмся к звонам. До 14- века используются ещё и била, так как колокол для нас всё же чужеродный инструмент. Так в Свято- Троицком монастыре колокола появились через 30 лет после смерти Сергея Радонежского.

У нас поощрялось вокальное пение в силу его большей строгости, оно не мешает молитвенному общению с Богом, но по мнению отцов церкви, отказавшись от музыки в церкви, мы всё- таки высоко ценим колокольный звон. Сейчас мы прослушаем два разных звона и попытаемся их проанализировать. .Звучит Пасхальный звон (1.30) и Погребальный звон (2 мин.

) Вопрос: Одинаковые ли чувства пробуждают эти звоны? Как назвали бы вы каждый из них? Специфика музыкальной выразительности в объединении двух противоположных полюсов древнерусской эстетической культуры, здесь и строгость звучания свойственное православному искусству и игровая культура народа Звучащая материя, объединяющая литургические тексты, хоровое пение и звучание музыкального инструмента — колокола. В нашей истории особое место занимают целый ряд колоколов, например, Царь Колокол. Слушаем опережающее задание. Судьба колоколов у нас такая — же сложная, как и вся история страны. Об этом сейчас расскажут ребята. Слушаем опережающее задание. А сейчас давайте обсудим. Что значит колокольный звон для современной России? Вы называете, я записываю на доске, затем послушаем, что у нас получилось.

Подводим итог. Колокола, проделав большой исторический, стали неотъемлемой частью жизни русского народа. Без них немыслим ни один православный храм, все события в жизни государства и церкви освящались звоном колоколов. Закончим наш урок звоном, который называется « Торжественный».

10.06.2010

Звон клинка

Известно, что в старину звон считался одним из главных, определяющих параметров качества булатного клинка. Если по свободно висящему клинку высшего качества несильно ударить, то раздастся чистый, высокий и необыкновенно долгий звон.

Для сравнения можно сказать, что 'просто хороший' клинок звенит секунд пятнадцать, так же как и железнодорожный рельс или крестьянская коса. Конкретной технологии, по которой они получали слитки для производства була-та, ученые пока не раскрывают, но в опубликованном в 1989 г. сообщении пишут, что»…

плоская лепешка индийского вутца была в те вре-мена единственно правильной формой представления готового по-лупродукта, несмотря на столь неоптимальную для ковки форму.

По поводу целесообразности получения слитка в виде лепешки могу сослаться на опыт Н.И.

Беляева, который получал коленчатый узор булата путем осадки в плоскую лепешку предварительно прокованных слитков стали с выраженной дендритной структурой.

В результате первичной протяжки металл приобретал волокнистое строение, а осадкой исследователь добивался спутанности узора из-за взаимоналожения друг на друга этих волокон.

Мне не известно, читал ли В.И. Басов труды Н.И. Беляева, но его ученики рассказывали, что он также отковывал свои клинки из предварительно осаженных на торец слитков булата.

В то же время Басов не стремился скопировать древнюю технологию, поскольку никогда не выплавлял слитки в виде лепешки, а древний «вутц» даже считал не литой, а сварочной сталью. Смысл ухищрений исследователей ясен — расковывать металл не вдоль, а поперек границ волокно-матрица.

На это обязательное условие и указывали В. Борзунов и В. Щерба-ков, приводя в пример форму лепешки индийского «вутца». 

В самом деле, затвердевание тонкого и плоского слитка булата начинается с поверхности и зерна-кристаллы неизбежно образуют столбчатую структуру, которая при расковке диска сминается с формированием сложного узора. Плоские лепешковидные слитки булата в некоторых местностях сначала расковывали «на блюдо», а затем разрубали по спирали, которую в нагретом состоянии аккуратно распрямляли и окончательно доковывали клинок.

Известно, что кристаллы растут в направлении, обратном отводу тепла. В древности кузнецы после плавки оставляли остывать тигель в сыродутной печи, где он снизу подогревался тлеющими углями, а сверху, со стороны крышки, охлаждался.

Аносов при выплавке булата также оставлял тигли в камере печи, а его ученики в своей последующей самостоятельной работе засыпали тигли до самой крышки горячей золой. Во всех этих случаях фронт кристаллизации перемещался «сверху вниз», от крышки к днищу. Но, поскольку тепло понемногу отводилось и от стенок тигля, кристаллы располагались под некоторым углом к его оси.

После проковки слитка, который часто разрубали на несколько частей, получался сложный узор, образованный спутанными дендритами-волокнами.

В современных литейных установках для направленной кристаллизации организовано охлаждение нижней части слитка и подогрев верхней, так что кристаллы растут «снизу вверх». Структура слитка в итоге представляет собой «пучок» длинных кристаллов, расположенных параллельно друг другу.

Для придания кристаллам-волокнам поперечного сечения требуемой формы используется металлическая затравка, которую перед заливкой расплава кладут на дно литейной формы. Затравка, как правило, имеет круглую форму и рельефную поверхность, на которой и начинают расти кристаллы.

Для формирования крупноволокнистой структуры слитка используют не только металлические затравки, но и искусственно созданный рельеф дна самой литейной формы.

В одном из источников указано, что американские ученые одного из университетов для демонстрации возможностей метода выплавили слиток, разрез которого имел узор в виде американского флага.