MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Piotr Sieczka
Dobieranie materiałów konstrukcyjnych
311[01].Z1.01
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr Ewa Groblewska
mgr Emilia Walasek - Gorczyca
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Piotr Sieczka
Konsultacja:
dr inż. Jacek Przepiórka
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[01].Z1.01
 Dobieranie materiałów konstrukcyjnych , zawartego w modułowym programie nauczania dla
zawodu korektor i stroiciel instrumentów muzycznych.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Właściwości fizyczne materiałów konstrukcyjnych 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 17
4.1.3. Ćwiczenia 17
4.1.4. Sprawdzian postępów 19
4.2. Drewno i tworzywa drzewne do wytwarzania instrumentów muzycznych 20
4.2.1. Materiał nauczania 20
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 26
4.2.3. Ćwiczenia 27
4.2.4. Sprawdzian postępów 28
4.3. Metale stosowane do wytwarzania instrumentów muzycznych 29
4.3.1. Materiał nauczania 29
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 36
4.3.3. Ćwiczenia 36
4.3.4. Sprawdzian postępów 37
4.4. Tworzywa sztuczne i inne materiały do wytwarzania instrumentów
muzycznych 38
4.4.1. Materiał nauczania 38
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 41
4.4.3. Ćwiczenia 41
4.4.4. Sprawdzian postępów 43
5. Sprawdzian osiągnięć 44
6. Literatura 50
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o podstawowych materiałach
konstrukcyjnych, ich właściwościach fizycznych oraz metodach trafnego dobierania materiału
konstrukcyjnego do wykonywania instrumentów muzycznych. Właściwy dobór materiałów do
budowy instrumentów muzycznych jest czynnikiem decydującym o walorach brzmieniowych
i estetycznych gotowego wyrobu. Z powodu wielkiej różnorodności instrumentów
muzycznych, w ich konstrukcji stosowane są bardzo różne materiały.
Materiały konstrukcyjne do wytwarzania instrumentów dzielimy na następujące grupy:
 materiały drzewne
 materiały metalowe,
 materiały z tworzyw sztucznych,
 materiały z tworzyw naturalnych na przykład  skóry, filce.
Duży udział wśród materiałów konstrukcyjnych ma drewno i tworzywa drzewne, które
wykorzystywane są do budowy instrumentów smyczkowych, instrumentów strunowo 
klawiszowych oraz instrumentów dętych drewnianych (za wyjątkiem saksofonów).
Materiały metalowe stosowane są przede wszystkim do budowy instrumentów dętych
blaszanych i drewnianych oraz do produkcji strun metalowych. Elementy wykonane z metalu
spotykamy jednak prawie w każdym instrumencie muzycznym.
Często spotykamy również materiały wykonane z tworzyw naturalnych takich jak skóry,
filce, korek. Materiały te znajdują szerokie zastosowanie w budowie takich instrumentów jak
fortepiany i pianina.
Tworzywa sztuczne wykorzystywane są w coraz większym zakresie nie tylko do
wykonywania detali mechanizmów instrumentów muzycznych, ale również jako materiał do
wykonywania korpusów w instrumentach dętych drewnianych w modelach szkolnych,
przeznaczonych do nauki gry w poczÄ…tkowym okresie nauczania.
W poradniku znajdziesz:
 wymagania wstępne  wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane, abyś
bez problemów mógł korzystać z poradnika,
 cele kształcenia  wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
 materiał nauczania  wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,
 zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,
 ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,
 sprawdzian postępów,
 sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi opanowanie
materiału całej jednostki modułowej,
 literaturę uzupełniającą.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bhp i instrukcji
przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Wiadomości dotyczące
przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony
środowiska znajdziesz w jednostce modułowej 311[01].O1.01  Przestrzeganie przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej, ochrony środowiska oraz
wymagań ergonomii .
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
311[01].Z1
Techniki wytwarzania
instrumentów muzycznych
311[01].Z1.01
Dobieranie materiałów
konstrukcyjnych
311[01].Z1.02
Wykonywanie obróbki
mechanicznej elementów
instrumentów muzycznych
311[01].Z1.03
A
ączenie elementów
instrumentów muzycznych
311[01].Z1.04
Wykończanie powierzchni
instrumentów muzycznych
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
 stosować jednostki układu SI,
 posługiwać się pojęciem siły,
 rozróżniać wielkości skalarne i wektorowe,
 przeliczać jednostki,
 klasyfikować instrumenty muzyczne,
 korzystać z różnych z
ródeł informacji,
 obsługiwać komputer,
 pracować w grupie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- określić zastosowanie materiałów konstrukcyjnych do wytwarzania instrumentów
muzycznych,
- sklasyfikować materiały konstrukcyjne stosowane do wytwarzania instrumentów
muzycznych,
- rozróżnić materiały drzewne oraz metale, tworzywa sztuczne i inne materiały stosowane
do wytwarzania instrumentów muzycznych,
- określić właściwości fizyczne materiałów stosowanych do wytwarzania instrumentów
muzycznych,
- scharakteryzować właściwości higroskopijne drewna,
- określić wilgotność drewna i materiałów drzewnych,
- scharakteryzować właściwości akustyczne drewna,
- zidentyfikować wybrane gatunki drewna drzew iglastych i liściastych,
- zidentyfikować elementy budowy mikroskopowej i makroskopowej drewna,
- rozpoznać wady drewna i innych materiałów konstrukcyjnych do wytwarzania
instrumentów muzycznych,
- ocenić jakość materiałów do produkcji instrumentów,
- dobrać materiały o określonych parametrach technicznych do produkcji instrumentów
muzycznych,
- zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Właściwości fizyczne materiałów konstrukcyjnych
4.1.1. Materiał nauczania
Właściwości mechaniczne materiałów konstrukcyjnych
Właściwości mechaniczne określają zdolność materiału do przeciwstawiania się działaniu
sił zewnętrznych, które mogą spowodować jego przejściowe lub trwałe odkształcenie albo
zniszczenie.
Do właściwości mechanicznych zalicza się:
 izotropowość i anizotropowość,
 sprężystość i plastyczność,
 wytrzymałość statyczną, zmęczeniową i udarową,
 twardość.
Materiał izotropowy posiada jednakowe właściwości mechaniczne we wszystkich
kierunkach. W materiałach anizotropowych własności mechaniczne zależą od kierunku
działania obciążeń.
Odkształceniem nazywamy zmianę wymiarów lub kształtu wywołane działaniem na
materiał obciążeń zewnętrznych. Obciążeniem zewnętrznym nazywamy siły lub momenty sił
działające na materiał.
Sprężystość to zdolność do odkształceń sprężystych, czyli takich, które ustępują po
zaprzestaniu działania obciążenia. Plastyczność to zdolność do odkształceń trwałych, czyli
takich, które nie zanikają po zaprzestaniu działania obciążenia.
Wytrzymałość  definiujemy jako maksymalną wartość obciążenia, której przekroczenie
powoduje zniszczenie obciążonego ciała poprzez utratę spójności materiału (na przykład
rozerwanie, złamanie).
Drewno ma budowę włóknistą, co powoduje, że jest materiałem anizotropowym. Jego
własności mechaniczne warunkowane są wieloma czynnikami, do których należą przede
wszystkim: wilgotność, gęstość, udział drewna wczesnego i póz
nego oraz wady jego wady
(miejsce ich występowania i rozmiar). W normalnych warunkach drewno jest materiałem dość
kruchym i mało plastycznym. W celu zwiększenia plastyczności stosuje się obróbkę
hydrotermiczną, która polega na poddaniu drewna parowaniu lub warzeniu, co ułatwia jego
gięcie, trwałe kształtowanie oraz skrawanie drewna.
Drewno wykazuje największą wytrzymałość wzdłuż włókien, w kierunku stycznym
i promieniowym wytrzymałość jest wielokrotnie niższa.
Wzrost wilgotności od 0% do punktu nasycenia włókien powoduje spadek wytrzymałości
drewna, natomiast zmiany wilgotności powyżej punktu nasycenia nie mają już znaczenia.
Odchylenia przebiegu włókien od kierunku równoległego do osi drewna (skręt włókien)
zmniejszają wytrzymałość drewna. Wytrzymałość drewna wzrasta w miarę wzrostu gęstości
oraz wzrostu udziału drewna póz
nego. Obecność wad w drewnie szczególnie sęków
(ich rodzaj i rozmieszczenie) oraz niewielki nawet udział zgnilizny powoduje obniżenie
wytrzymałości drewna.
Własności mechaniczne drewna są istotne w elementach instrumentów muzycznych, które
są obciążone mechanicznie. Przykładem elementów obciążonych w sposób mechaniczny są
gryfy i korpusy instrumentów strunowych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Metale do zastosowań technicznych wykazują właściwości izotropowe, co znaczy, że ich
wytrzymałość mechaniczna nie zależy od kierunku przyłożenia obciążenia. Wytrzymałość
metali zależy od ich składu chemicznego i zastosowanej obróbki cieplnej.
Budowa i właściwości drewna i tworzyw drzewnych
Elementy budowy mikroskopowej drewna
Drewno jest materiałem pochodzenia naturalnego, zbudowane jest z elementów, które
w żywym drzewie spełniały określone funkcje fizjologiczne i mechaniczne. W celu rozróżnienia
i klasyfikacji tych elementów określa się podstawowe przekroje drewna:
- poprzeczny, utworzony przez przecięcie pnia prostopadle do jego osi podłużnej;
- podłużny promieniowy, utworzony przez przecięcie pnia wzdłuż jego osi podłużnej, przez
rdzeń;
- podłużny styczny, utworzony przez przecięcie pnia wzdłuż jego osi podłużnej
i przechodzący poza rdzeniem, czyli po stycznej do któregokolwiek pierścienia przyrostu
rocznego.
Rys. 1. Podstawowe przekroje w drewnie pnia:
I  poprzeczny, II  podłużny promieniowy, III  podłużny styczny [2, s.17]
Przez szkło powiększające można obejrzeć makrostrukturę drewna, przez mikroskop
natomiast mikrostrukturę  bardziej szczegółową jego budowę. Struktura drewna inaczej
wygląda w poprzecznym, stycznym i promieniowym przekroju próbki.
Pod względem chemicznym drewno składa się z celulozy (45 55% masy), ligniny (20
30%), chemicelulozy (12 20%) oraz niewielkich ilości żywic, garbników, tłuszczów, białek
i substancji mineralnych. Celuloza i lignina tworzą ścianki komórek drewna, pełniąc w nich rolę
materiału konstrukcyjnego, decydują o wytrzymałości drewna. Gdy w procesie korozji
biologicznej ścianki komórek zostaną zniszczone, oprócz zmniejszenia swojej masy drewno
traci również wytrzymałość.
Na budowę mikroskopową drewna składa się zespół cech i elementów anatomicznych
rozróżnianych i dających się badać za pomocą mikroskopu. W budowie mikroskopowej
drewna rozróżniamy komórki, ich elementy składowe oraz zespoły komórek tworzące
poszczególne tkanki drewna. Podstawowymi elementami mikroskopowej budowy drewna są:
komórki miękiszowe, włókna drzewne, naczynia, cewki, promienie rdzeniowe oraz przewody
żywiczne.
1. Komórka  jednostką anatomiczną i fizjologiczną drewna jest komórka Komórki tkanki
drzewnej powstają w wyniku podziału komórek tkanki twórczej znajdującej się w miazdze
i w stożkach wzrostu drzewa. W tkance drzewnej występują komórki żywe i komórki
martwe. Elementami składowymi komórki żywej są: błona komórkowa, plazma, jądro, sok
komórkowy i substancje wytworzone przez żywe składniki komórki, np. skrobia, żywica
oraz garbniki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
Rys. 2. Schemat komórki roślinnej: 1  wodniczka, 2  jądro, 3  błona komórkowa,
4  ściana komórkowa, 5  rybosomy, 6  mitochondria, 7  cytoplazma, 8  chloroplasty
2. Miękisz jest tkanką złożoną z żywych komórek cienkościennych współdziałających
z martwymi komórkami tkanek przewodzących. W okresie wegetacyjnym komórki
miękiszowe przewodzą substancje pokarmowe, natomiast w okresie spoczynkowym
przechowują substancje zapasowe, takie jak cukry, skrobię, tłuszcze itp. W zależności od
usytuowania i sprawowanej funkcji rozróżnia się kilka rodzajów komórek miękiszowych.
3. Włókna drzewne są to martwe komórki grubościenne o wydłużonych, ostro zakończonych
kształtach. Przekrój poprzeczny włókien ma kształt okrągły lub wieloboczny, ściany
komórkowe są silnie pogrubione, a światło komórek jest małe. Włókna drzewne stanowią
w drewnie gatunków liściastych 35-65% jego masy, mają długość 0,7-1,8 mm i średnicę
0,02-0,05 mm. Włókna drzewne stanowią element mechaniczny decydujący
o wytrzymałości drewna i łatwości obróbki mechanicznej, rozmieszczone są pojedynczo
lub grupami pomiędzy innymi komórkami tej tkanki. Zbudowane są z martwych komórek
o zdrewniałych ścianach wtórnych opatrzonych jamkami.
4. Naczynia są podstawowymi elementami przewodzącymi wodę w drzewach liściastych. Są
zbudowane z martwych cylindrycznych komórek długości 0,2 1,3 mm i średnicy 0,03 0,5
mm, połączonych w szereg tworzący rurkę. W ścianach poprzecznych między komórkami
występują perforacje, dzięki którym naczynia są drożne. Przenikanie wody z naczyń do
sąsiednich tkanek następuje przez jamki proste lub lejkowate. Długość naczyń wynosi
średnio 10 cm, jednak u dębu może dochodzić do 2 m. Naczynia mają cienkie ścianki
komórkowe i są elementami mechanicznie słabymi. Udział w pniu wynosi ok. 15%.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
Rys. 3. Schemat budowy mikroskopowej drewna w przekroju podłużnym:
1  włókna drzewne, 2  naczynia, 3  miękisz drzewny
5. Cewki są to długie, wrzecionowate, wewnątrz puste komórki. Występują głównie
w drewnie drzew iglastych, stanowiąc ok. 90% jego masy. Cewki podłużne mają przekrój
poprzeczny czworoboczny o ściankach zorientowanych promieniowo i stycznie
o wymiarach 0,02 0,07 mm i tworzą szeregi przebiegające wzdłuż osi pnia. Długość
cewek podłużnych może wynosić 2 10 mm. Wymiana płynów między cewkami odbywa
się przez jamki lejkowate występujące w ściankach promieniowych. Dojrzałe cewki są
komórkami martwymi, pozbawionymi protoplastów, przystosowanymi do przewodzenia
wody i nadawania roślinom sztywności i mechanicznej wytrzymałości.
Rys. 4. Schemat budowy cewek
6. Promienie rdzeniowe lub promienie drzewne są to wstęgi komórek miękiszowych
przebiegające promieniście od łyka ku rdzeniowi. Rozróżnia się promienie rdzeniowe
pierwotne, biegnące od łyka do rdzenia oraz promienie rdzeniowe wtórne, które łączą
łyko z punktami wewnętrznymi pnia w różnej odległości od rdzenia. Promienie rdzeniowe
pełnią funkcje fizjologiczne polegające na przewodzeniu asymilatów i wody z łyka
w kierunku promieniowym do wewnętrznych obszarów pnia oraz magazynują substancje
odżywcze. Wymiana substancji między promieniami rdzeniowymi a drewnem następuje
przez jamki. Promienie rdzeniowe występują u wszystkich gatunków drzew, mają
natomiast różną wielkość i budowę. Mogą być jednoszeregowe, jeśli na ich
szerokość składa się jedna warstwa komórek, lub wieloszeregowe, jeśli składają
się z większej liczby warstw komórek. Szerokość promieni rdzeniowych wynosi
0,005 1,0 mm, a wysokość 0,5 160 mm. Wszystkie gatunki drzew iglastych oraz niektóre
gatunki drzew liściastych, takich jak np. brzoza, lipa, osika, wierzba, topola, maja wąskie
promienie rdzeniowe, o szerokości złożonej z jednej lub dwóch warstw komórek.
Wysokość promieni rdzeniowych u drzew iglastych jest mniejsza niż 1 mm i obejmuje
zwykle 1 15 warstw komórek.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
7. Przewody żywiczne stanowią system połączonych między sobą kanałów pionowych
i poziomych wewnątrz drzewa. Występują one w drewnie większości gatunków drzew
iglastych. Przewody żywiczne pionowe przebiegają wzdłuż pnia, a poziome są
usytuowane w wieloszeregowych promieniach rdzeniowych i dochodzą do łyka. Wnętrze
przewodów żywicznych tworzą komórki żywicorodne, które wydzielają żywicę do
kanałów żywicznych. Żywica w aktywnych przewodach żywicznych występuje w postaci
balsamicznej i stanowi roztwór stałych kwasów żywicznych w olejkach terpenowych.
Średni skład żywicy w wyniku żywicowania sosny jest następujący: kalafonia (stałe kwasy
żywiczne) 70%, terpentyna 24%, woda 5,5% oraz zanieczyszczenia 0,5%. Aktywne
przewody żywiczne występują w bielu. W niektórych gatunkach drzew liściastych
występują przewody podobne do przewodów żywicznych w drewnie iglastym.
W przewodach tych drzew liściastych są wytwarzane substancje gumowo - żywiczne, np.
kauczuk naturalny. Przebieg przewodów w drzewach liściastych może być wzdłużny lub
promieniowy, rzadko przebiega w obu kierunkach jednocześnie.
Elementy budowy makroskopowej drewna
Na makrostrukturę drewna składa się rdzeń, twardziel, biel i kora. Elementy te są
wyraz
nie widoczne gołym okiem, w poprzecznym przekroju drewna. Rdzeń rzadko znajduje
się w środku przekroju poprzecznego; najczęściej jest umieszczony nieco mimośrodowo,
a więc jest przesunięty w kierunku obwodu pnia, co wynika z nierównomiernego układu
słojów i nierównomiernej struktury drewna. Średnica rdzenia zawiera się w granicach
2  5 cm. Rdzeń wraz z niewielką warstwą drewna, uformowaną w pierwszych latach wzrostu
drzewka nosi nazwę rury rdzeniowej. Jej drewno jest pulchne, o słabych tkankach i mało
zrośnięte z innymi warstwami.
Kształt rdzenia (w przekroju poprzecznym) bywa różnorodny i stanowić może cechę
taksonomiczną dla rozróżniania poszczególnych rodzajów, a nawet gatunków drzew. Niektóre
gatunki drzew posiadają rdzeń o zarysie okrągłym lub owalnym. Inne kształty rdzenia
występują w takich gatunkach drzewa jak na przykład: olsza  rdzeń trójkątny, jesion rdzeń 
czworokątny, topola  rdzeń pięciokątny, dąb  rdzeń gwiaz
dzisty. Na przekroju podłużnym
rdzeń występuje w formie wąskiego, ciemniej zabarwionego paska, którego przebieg
w drzewach iglastych jest prosty, a w przypadku drzew liściastych bardziej falisty.
Na zewnątrz od rdzenia koncentrycznie ułożone są słoje roczne, od zewnątrz otoczone
korą, złożoną z miazgi twórczej, łyka i korowiny. Niekiedy na przekroju widać promienie
rdzeniowe, Å‚Ä…czÄ…ce korÄ™ z rdzeniem.
W zależności od intensywności przyrostów rocznych rozróżnia się drewno wąskosłoiste,
gdzie szerokość słoju jest mniejsza niż 3 mm i szerokosłoiste w przypadku, gdy szerokość
słojów przekracza 3 milimetry. Drewno wąskosłoiste jest bardziej jednorodne i łatwiejsze
w obróbce mechanicznej. Słoje składają się z dwóch warstw  drewna wczesnego
stanowiącego szersze pasmo położone bliżej rdzenia i drewna póz
nego, otaczajÄ…cego drewno
wczesne. Drewno wczesne jest jasne i szorstkie, mniej zwarte, zawiera znaczną ilość
kanalików, ma mniejszą wytrzymałość od drewna póz
nego, które jest ciemniejsze, gładkie
i zwarte.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
Rys. 5. Elementy budowy makroskopowej pnia drzewa: 1  rdzeń, 2  twardziel, 3  biel. 4  słoje przyrostów
rocznych, 5  Å‚yko, 6  kora, 7  promienie rdzeniowe
Ciemniej zabarwiona środkowa część pnia to twardziel. Pod względem biologicznym jest
to martwe drewno pełniące funkcję mechaniczną. Twardziel otoczona jest żywym drewnem
bielastym (biel). W drzewie żywym twardziel jest mniej odporna na szkodniki (grzyby) niż biel,
natomiast po ścięciu stanowi materiał jakościowo lepszy od drewna bielastego. Wszystkie
gatunki iglaste spotykane w Polsce wytwarzajÄ… twardziel.
Wśród drzew liściastych wyróżniamy ich dwa rodzaje:
- pierścienionaczyniowe, z wyraz
nym podziałem słojów na drewno wczesne zawierające
naczynia, i zwarte drewno póz
ne (dÄ…b, wiÄ…z, jesion, lipa, orzech),
- rozpierzchłonaczyniowe, w których naczynia rozrzucone są równomiernie na całej
grubości słoja (buk, brzoza, klon, jawor, grab). Gatunki rozpierzchłonaczyniowe nie
wytwarzajÄ… twardzieli  otrzymuje siÄ™ z nich tylko drewno bielaste.
Dodatkowe informacje na temat budowy drewna w języku angielskim (w tym ciekawe
animacje) znajdziesz na stronie internetowej pod adresem:
http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/wood/structure_wood_pt2.php
Właściwości fizyczne drewna
 Barwa  drewno z drzew krajowych ma barwę od jasnożółtej do brązowej, o odcieniu
mniej intensywnym niż w niektórych gatunkach egzotycznych (mahoń, palisander).
 Połysk związany jest z twardością drewna i gładkością powierzchni. Połysk najbardziej
jest widoczny w przekroju promieniowym.
 Rysunek drewna różni się w zależności od przekroju, barwy drewna, wielkości
przyrostów, sęków itp.
 Zapach  każdy gatunek drewna ma swój specyficzny zapach. Pochodzi on od
znajdujących się w drewnie żywic, olejków eterycznych, garbników itp. Z biegiem lat
drewno traci zapach.
 Wilgotność  zawartość wody w drewnie.
 Skurcz i pęcznienie  drewno podczas suszenia zawsze kurczy się, podczas nasiąkania
wodą pęcznieje. Podczas skurczu drewno pęka i paczy się. Dlatego konstrukcje drewniane
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
powinny być przygotowane z drewna już wysuszanego do takiej wilgotności, w jakiej
będzie ono użytkowane.
 Gęstość drewna zależy od jego wilgotności i gatunku drzewa, z którego jest otrzymane.
 Przewodność cieplna  drewno z
le przewodzi ciepło, zatem jest dobrym izolatorem
termicznym. Współczynniki przewodności zależą od rodzaju drewna i stopnia wilgotności
drewna.
 Anizotropowość  wytrzymałość i twardość drewna na ściskanie, rozciąganie, zginanie,
ścinanie zależy do kąta działania siły w stosunku do włókien, twardość drewna największa
jest w jego przekroju poprzecznym.
 A
upliwość  zdolność drewna do rozczepiania się równolegle do włókien. W drewnie
miękkim ze wzrostem wilgotności łupliwość maleje, w drewnie twardym  wzrasta.
 Trwałość  okres, w jakim drewno zachowuje swoje własności techniczne i opiera się
działaniu czynników destrukcyjnych, zależna jest od gatunku drewna i warunków
zewnętrznych, w jakich drewno jest wykorzystywane. Długą trwałość wykazuje drewno
znajdujące się pod dachem, znacznie mniejszą drewno narażone na działanie czynników
atmosferycznych lub na przemienny wpływ powietrza i wody, co ma miejsce podczas
użytkowania instrumentów muzycznych. Drewno w całości zanurzone w wodzie może
przetrwać bardzo długi okres.
Higroskopijne właściwości drewna
Higroskopijność  to zdolność materiału do wchłaniania wilgoci z powietrza. Drewno
zawsze wchłania wilgoć lub oddaje ją do pomieszczenia tak długo, aż osiągnie stan równowagi
pomiędzy własną wilgotnością a wilgotnością otoczenia. Drewno stosowane w miejscach
o dużej wilgotności powinno być zabezpieczone przed jej wchłanianiem.
Znajdującą się w drewnie ilość wody ocenia się wskaz
nikiem wilgoci. Oblicza siÄ™ go jako
wyrażony w procentach stosunek znajdującej się w drewnie wody do wagi samego drewna.
W tym celu suszy się i periodycznie waży próbki drewna. Jest to dokładny, jednak długotrwały
sposób. Szybciej i prościej wilgotność można ustalić z pomocą specjalnych elektrycznych
mierników.
Gw
W = Å"100 [%] (1)
Gd
Wilgotność drewna można też określić jako różnicę masy drewna wilgotnego i masy
drewna absolutnie suchego do masy drewna absolutnie suchego:
Gdw - Gdo
W = Å"100 [%] (2)
Gdo
W  wilgotność drewna [%]
Gw  masa wody [kg]
Gd  masa drewna [kg]
Gdw  masa drewna wilgotnego [kg]
Gdo  masa drewna suchego [kg]
Wilgotność materiałów drzewnych zmienia się w szerokich granicach  od zera do ponad
100%. Suche drewno chłonie wodę (w postaci pary) z otoczenia do granicy pełnego nasycenia,
czyli dotąd, aż ciśnienie pary wodnej we wnętrzu substancji drzewnej zrównoważy się
z ciśnieniem pary wodnej w otaczającym powietrzu. Górna granica chłonności pary wodnej
przez substancję drzewną nosi nazwę granicy higroskopijności. Powyżej granicy
higroskopijności, czyli powyżej punktu nasycenia włókien, dalsza ilość wody może się
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
gromadzić w wolnych przestrzeniach drewna w postaci skondensowanej. Woda taka nosi
nazwę  wody wolnej . Obecność wody wolnej nie wpływa na zmianę wymiarów materiału
drzewnego  powoduje jedynie wzrost ciężaru właściwego drewna. Wytrzymałość i twardość
drewna maleje ze wzrostem wilgotności.
Wraz ze wzrostem zawartości wody wchłoniętej przez drewno w zakresie higroskopijnym
(woda związana) substancja drzewna pęcznieje. Gdy drewno wysycha, występuje zjawisko
odwrotne, czyli kurczenie. Powoduje to niestabilność wymiarową wszelkich konstrukcji
wykonanych z drewna i tworzyw drzewnych. Przewidywane zmiany rozmiarów muszą być
uwzględnione na etapie projektowania i podczas póz
niejszej eksploatacji konstrukcji
drewnianych.
Normy większości materiałów i wyrobów ustalają największą dozwoloną ilość wilgoci.
Świeżo ścięte drewno zawsze bywa wilgotniejsze, niż wymagania norm, dlatego w czasie
produkcji jest poddawane suszeniu, po czym przechowywane w suchym miejscu.
W związku z włóknistą i warstwową budową drewna zmiany wymiarów względem jego
poszczególnych kierunków są zróżnicowane i w zależności od gatunku drewna wahają się
w granicach:
- w kierunku wzdÅ‚użnym: 0,1÷0,35%
- w kierunku promieniowym: 2,0÷8,5%
- w kierunku stycznym: 6,0÷13,0%
- zmiana objÄ™toÅ›ci: 7,0÷22,5%
Tworzywa drzewne cechują się znacznie większą stabilnością wymiarową. Zmiany
wymiarów w płaszczyz
nie na długości i szerokości są jednakowe i bardzo małe. Jedynie
w kierunku prostopadłym do płaszczyzny płyt zmiany wilgotności wywołują zmiany
wymiarowe o wielkości podobnej jak w przypadku drewna.
Więcej informacji o właściwościach higroskopijnych drewna i materiałów drzewnych
znajdziesz w literaturze [1, s 37  42].
Akustyczne właściwości drewna
Mianem akustycznych własności drewna określa się cechy wywierające wpływ na przebieg
zjawisk dz
więkowych w drewnie. Decydują one o możliwościach i zakresie zastosowania
drewna w praktyce jako materiału rezonansowego (budowa instrumentów muzycznych)
i dz
więkochłonnego (izolacja dz
więkowa, akustyczna).
Na akustyczne własności drewna ma wpływ jego budowa, udział drewna póz
nego, udział
promieni rdzeniowych i przewodów żywicznych, ponadto wilgotność i temperatura. Procesy
technologiczne, takie jak klejenie i wykończanie powierzchni, zmieniają w dużym stopniu
akustyczne własności drewna.
Budowa i właściwości tworzyw drzewnych
Tworzywa drzewne zbudowane są z przetworzonego drewna naturalnego. Drewno często
poddawane jest rozdrobnieniu a następnie spajaniu za pomocą kleju.
Do materiałów drzewnych, w których drewno nie ulega rozdrobnieniu, zalicza się sklejkę.
Sklejka jest tworzywem kompozytowym warstwowym, sklejonym z nieparzystej ilości
(co najmniej 3 warstw) płatów drewna w postaci fornirów i obłogów. Kierunek przebiegu
włókien w sąsiadujących warstwach jest skrzyżowany pod kątem prostym. Zewnętrzne
warstwy sklejki nazywamy obłogami, a wewnętrzne fornirami. Sklejka cechuje się wysoką
wytrzymałością na rozrywanie. W porównaniu z drewnem, sklejki mogą mieć dużą
powierzchnię przy niewielkiej grubości, mniejszą skłonność do pęknięć i paczenia się.
Ze względu na warstwową strukturę sklejka posiada jednakowe właściwości mechaniczne
niezależnie od kierunku działających na sklejkę obciążeń.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Do materiałów drzewnych, które zbudowane są z rozdrobnionego drewna, poddanego
spajaniu za pomocą klejów zalicza się płyty wiórowe i pilśniowe. Płyty wiórowe wytwarza się
z wiórów i odpadów drzewnych, spajanych klejem syntetycznym i prasowanych pod
ciśnieniem. Płyty pilśniowe wytwarza się z rozwłóknionego drewna odpadowego
poddawanego sprasowaniu pod dużym ciśnieniem. Ze względu na wiórową strukturę płyty
wiórowe i pilśniowe wykazują właściwości izotropowe.
Do tworzyw drzewnych zalicza się również płyty MDF. Są to produkty drewnopochodne,
powstałe w wyniku sprasowania włókien drzewnych z dodatkiem organicznych związków
łączących i utwardzających, w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury. Jest to materiał
o jednorodnej gęstości i składzie surowcowym w całym przekroju, dzięki czemu posiada
doskonałą obrabialność mechaniczną w procesach skrawania.
Właściwości mechaniczne i akustyczne drewna i materiałów drzewnych są cechą
decydującą o ich przydatności do budowy instrumentów muzycznych.
Więcej informacji na temat właściwości fizycznych i tworzyw drzewnych znajdziesz
w literaturze [1,6].
Właściwości fizyczne metali
Metale sÄ… pierwiastkami chemicznymi i stopami charakteryzujÄ…cymi siÄ™ dobrÄ…
przewodnością elektryczną i cieplną. W stanie stałym metale mają strukturę krystaliczną.
W technice metale stosowane sÄ… w stanie technicznie czystym  czyli z niewielkÄ…
zawartością domieszek (kilka setnych %) lub częściej w postaci stopów. Techniczne stopy
metali mogą być stopami metalu z metalem, na przykład brąz  stop miedzi i cyny, lub metali
z niemetalami, na przykład stal jest stopem żelaza z węglem.
Podstawowe własności fizyczne metali to:
- Gęstość właściwa [kg/m3]. Ze względu na gęstość rozróżnia się metale lekkie o gęstości
do 3000 kg/m3 oraz metale ciężkie o gęstości większej niż 3000 kg/m3. Średnia gęstość
aluminium to 2750 kg/m3 a stali 7850 kg/m3.
- Temperatura topnienia. Temperatura topnienia metali zawiera siÄ™ w bardzo szerokich
granicach. W najniższej temperaturze topi siÄ™ rtęć -38,78°C. Wolfram topi siÄ™
w temperaturze 3422°C.
- Rozszerzalność temperaturowa metali  polega ona na zmianie wymiarów liniowych
i objętości pod wpływem zmiany temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury metale się
rozszerzają. Wielkościami charakteryzującymi rozszerzalność są: temperaturowy
współczynnik rozszerzalności liniowej ą oraz temperaturowy współczynnik
rozszerzalnoÅ›ci objÄ™toÅ›ciowej ². Współczynniki te wyrażane sÄ… w °C-1.
- Przewodnictwo cieplne metali  jest to zdolność do przewodzenia ciepła. Wszystkie
metale są dobrymi przewodnikami ciepła.
- Przewodność elektryczna metali  wszystkie metale przewodzą prąd elektryczny,
ponieważ cała objętość metalu wypełniona jest chmurą elektronów swobodnych, po
przyłożeniu do metalu napięcia  wolne elektrony swobodnie przemieszczają się miedzy
punktami przyłożenia napięcia.
- Własności magnetyczne. Silne właściwości magnetyczne wykazuje żelazo, kobalt i nikiel 
metale te należą do ferromagnetyków. Spośród metali słabe własności magnetyczne
wykazuje aluminium i platyna, metale te zaliczane są do paramagnetyków. Właściwości
diamagnetyczne wykazuje cynk, miedz
, złoto.
- Własności chemiczne i aktywność chemiczna metali jest bardzo zróżnicowana. Większość
metali wchodzi w reakcjÄ™ z substancjami znajdujÄ…cymi siÄ™ w otoczeniu, ale tempo reakcji
jest różne. Sód utlenia się bardzo szybko, dużo wolniej utlenia się żelazo i miedz
. Metale
szlachetne reagujÄ… chemicznie w stopniu niewielkim (srebro) lub nie wykazujÄ… oznak
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
reakcji z otoczeniem się (złoto, platyna). Metale, które mają bezpośredni kontakt
z muzykiem narażone są na oddziaływanie kwasów i soli zawartych w ludzkim pocie.
- Własności mechaniczne  to zdolność do materiałów do przeciwstawiania się różnym
obciążeniom. W badaniach własności wytrzymałościowych określa się zależności między
siłą działającą na metal, a skutkami, które to działanie wywołuje. Początkowo
odkształcenie jest wprost proporcjonalne do wywołującego to odkształcenie obciążenia.
W tym zakresie metale odkształcają się sprężyście. Po przekroczeniu pewnej wartości
obciążenia metale odkształcają się plastycznie. Odkształcenia sprężyste są odwracalne  to
znaczy, że po ustaniu działania obciążenia wymiary obciążanego elementu wracają do
stanu początkowego. Odkształcenia plastyczne są nieodwracalne. Własności mechaniczne
metali i ich stopów są w wysokim stopniu zróżnicowane. Dobierając odpowiednio skład
chemiczny stopów metali można wpływać na ich wytrzymałość statyczną, dynamiczną,
wytrzymałość zmęczeniową, twardość materiału i inne własności fizyczne. W budowie
instrumentów muzycznych wytrzymałość mechaniczna często ma decydujące znaczenie.
Przykładem metalowego elementu instrumentu muzycznego, który jest poddawany silnym
obciążeniom mechanicznym, są struny w instrumentach strunowych.
- Izotropowość  metale pomimo budowy krystalicznej w skali mikroskopowej, wykazują
właściwości izotropowe w skali makroskopowej.
Więcej informacji na temat klasyfikacji i właściwości metali i ich stopów znajdziesz
w literaturze [4].
Właściwości fizyczne tworzyw sztucznych i innych materiałów do wytwarzania
instrumentów muzycznych
Tworzywa sztuczne to związki wielkocząsteczkowe otrzymywane w wyniku przeróbki
naturalnych polimerów (np. kauczuku naturalnego, celulozy). Obok głównego składnika
zawierają inne składniki, które spełniają rolę wypełniacza, plastyfikatora, stabilizatora,
pigmentu, środka zmniejszającego palność, antystatyka. W odróżnieniu od metali  które mają
budowę krystaliczną  tworzywa sztuczne są w większości amorficzne, czyli mają strukturę
bezpostaciowÄ….
Tworzywa sztuczne dzieli siÄ™ na:
- Duromery  twarde, trudnotopliwe, o wysokiej odporności mechanicznej służące jako
materiały konstrukcyjne  inaczej nazywane sztucznymi metalami. Niektóre duromery
zastępują też materiały ceramiczne.
- Plastomery  popularnie zwane termoplastami, mniej sztywne od duromerów, ale
łatwotopliwe i zwykle rozpuszczalne  dzięki ich topliwości można je przetwarzać
poprzez wtryskiwanie do form lub wytłaczanie, dzięki czemu można z nich uzyskać
bardzo skomplikowane kształty. Stosowane są zamiast drewna i niekiedy zamiast metalu.
- Elastomery  tworzywa, które można rozciągać i ściskać; w wyniku rozciągania lub
ściskania elastomery zmieniają znacznie swój kształt ale po odjęciu siły wracają do
poprzednich wymiarów. Elastomery zastąpiły prawie całkowicie kauczuk naturalny, ale
znalazły też szereg nowych zastosowań niedostępnych dla zwykłego kauczuku.
Ze względu na swe właściwości tworzywa sztuczne są coraz częściej wykorzystywane do
budowy elementów instrumentów muzycznych.
Poniżej podano najważniejsze i wspólne dla większości tworzyw sztucznych właściwości
fizyczne:
- niska gęstość (890  2250 kg/m3),
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
- wysoka trwałość chemiczna, w tym odporność na działanie wody, kwasów,
promieniowania UV itp.,
- izolacyjność elektryczna,
- niska przewodność cieplna,
- wysoka wytrzymałość mechaniczna przy małej masie,
- stabilność wymiarowa,
- izotropowość,
- dobre tłumienie drgań,
- możliwość barwienia niektórych tworzyw na dowolny kolor.
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie rozróżniamy przekroje w drewnie pnia?
2. Jakie elementy struktury mikroskopowej drewna możesz wymienić?
3. Jaką rolę pełnią naczynia i cewki w rosnącym drzewie?
4. Jaką rolę pełnią promienie rdzeniowe w rosnącym drzewie?
5. Jakie rozróżniasz elementy budowy makroskopowej drewna?
6. Jakie znasz właściwości fizyczne drewna?
7. Jak określa się zawartość wody w drewnie?
8. Jaki jest wpływ wilgotności drewna na jego własności mechaniczne?
9. Co to są właściwości akustyczne drewna?
10. Jak zbudowane są sklejki i płyty MDF?
11. Jakie znasz własności fizyczne metali?
12. Co to jest izotropowość i anizotropowość?
13. Co to sÄ… tworzywa sztuczne?
14. Jaki jest ogólny podział tworzyw sztucznych?
15. Jakie znasz podstawowe właściwości fizyczne tworzyw sztucznych?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj analizy makroskopowej i mikroskopowej próbki drewna.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z cechami charakterystycznymi budowy mikroskopowej i makroskopowej
drewna,
4) przeprowadzić obserwację struktury makroskopowej drewna za pomocą oceny
wzrokowej, z ewentualnym użyciem lupy powiększającej 5  10 krotnej,
5) zapisać i zanalizować wyniki obserwacji,
6) przeprowadzić obserwację struktury mikroskopowej drewna za pomocą mikroskopu
laboratoryjnego przy powiększeniach 25, 50 i 100 krotnych,
7) zapisać i zanalizować wyniki obserwacji.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt,
- próbki drewna do obserwacji makroskopowych,
- próbki drewna do obserwacji mikroskopowych,
- lupa powiększająca 5  10 krotna,
- mikroskop laboratoryjny z obiektywami dającymi powiększenie od 25 do 100 krotnego,
- plansze ilustrujÄ…ce elementy budowy makroskopowej i mikroskopowej drewna.
Ćwiczenie 2
Określ odporność różnych rodzajów stali i metali nieżelaznych na warunki atmosferyczne.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z właściwościami chemicznymi różnych metali żelaznych i nieżelaznych i ich
stopów,
4) podzielić próbki na dwie jednakowe grupy,
5) zanurzyć pierwszą grupę próbek próbki metali w wodzie na kilka dni (każda próbka
w osobnym naczyniu),
6) pozostawić drugą grupę próbek na wolnym powietrzu,
7) zaobserwować po kilku dniach zmiany jakie zaszły na powierzchni próbek metalu,
8) zapisać wyniki i wyciągnąć wnioski.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt,
- próbki różnych rodzajów metali,
- naczynia szklane do zanurzenia próbek,
- lupa do obserwacji nalotu na powierzchni próbek,
- katalog stali, żeliw, metali nieżelaznych.
Ćwiczenie 3
Określ właściwości fizyczne tworzywa sztucznego stanowiącego element konstrukcyjny
instrumentu muzycznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z właściwościami fizycznymi poszczególnych rodzajów tworzyw sztucznych,
4) określić podstawowe właściwości fizyczne wskazanych próbek materiałów z tworzyw
sztucznych,
5) zapisać wyniki i porównać z prawidłowymi odpowiedziami.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt,
- próbki różnych rodzajów tworzyw sztucznych,
- katalogi tworzyw sztucznych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) zdefiniować pojęcia: przekrój poprzeczny, podłużny promieniowy,
ðð ðð
podłużny styczny?
2) zdefiniować pojęcia: komórka roślinna, naczynia, cewki, miękisz
ðð ðð
drzewny?
3) rozpoznać elementy budowy mikroskopowej drewna?
ðð ðð
4) rozpoznać elementy budowy makroskopowej drewna?
ðð ðð
5) określić właściwości higroskopijne drewna?
ðð ðð
6) określić właściwości fizyczne metali?
ðð ðð
7) określić odporność chemiczną metali?
ðð ðð
8) określić właściwości materiałów izotropowych i anizotropowych?
ðð ðð
9) określić podstawowe właściwości fizyczne tworzyw sztucznych?
ðð ðð
10) zdefiniować pojęcia: duromery, plastomery, eleastomery?
ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
4.2. Drewno i tworzywa drzewne do wytwarzania
instrumentów muzycznych
4.2.1. Materiał nauczania
Zastosowanie drewna w konstrukcji instrumentów muzycznych
Drewno jest podstawowym budulcem niemal wszystkich instrumentów strunowych 
smyczkowych i szarpanych. W tych instrumentach z drewna wykonuje się pudła rezonansowe
oraz gryfy.
W przypadku fortepianów i pianin z drewna wykonana jest płyta rezonansowa, korpus
instrumentów oraz większość elementów składających się na mechanizm młoteczkowy
i tłumikowy.
W instrumentach dętych drewnianych  za wyjątkiem saksofonów i fletów o korpusie
metalowym  z drewna wykonuje się korpusy tych instrumentów.
Wśród instrumentów perkusyjnych z drewna wykonywane są zarówno elementy
instrumentów o określonej (ksylofony, marimby) jak również nieokreślonej wysokości
dz
więków (kastaniety, pudełka akustyczne). Drewniane w większości są także pałeczki
perkusyjne.
Jakość materiałów wyjściowych, jak również technologia przygotowania i obróbki drewna
decyduje o szlachetności barwy instrumentów.
Identyfikacja wybranych gatunków drewna liściastego i iglastego
W celu określenia gatunku drewna należy określić jego charakterystyczne cechy
rozpoznawcze. Do takich cech zalicza się elementy budowy makroskopowej omówione
w rozdziale 4.1. W tabeli 1 zamieszczono podstawowe cechy charakterystyczne, dzięki którym
można rozpoznać poszczególne gatunki drewna.
Tablica 1. Charakterystyka wybranych gatunków drewna
Gatunek Cechy charakterystyczne Zastosowanie
Sosna Drewno sosny zwyczajnej odznacza
Barwa bielu jasnożółta, barwa twardzieli
się dobrymi właściwościami
czerwonobrunatna, drewno póz
ne dość
fizykomechanicznymi. Dzięki swym
szerokie, granice słojów bardzo wyraz
ne.
właściwościom mechanicznym,
Liczne przewody żywiczne, duże
łatwości obróbki narzędziami
i wyraz
nie widoczne. Sęki ciemne,
tnącymi i małemu ciężarowi
żywiczne o rożnych kształtach
objętościowemu, jest podstawowym
i wymiarach. Drewno średnio ciężkie.
gatunkiem drewna o
wszechstronnym zastosowaniu
w różnych gałęziach przemysłu.
Świerk Drewno białe z żółtawym odcieniem,
Drewno o niewysokich
lekko połyskujące. Twardziel nie
właściwościach
zabarwiona  nie odróżnia się od bielu.
fizykomechanicznych.
SÅ‚oje wyraz
ne, drewno póz
ne słabo
Przemysł celulozowo  papierniczy,
rozwinięte. Granice słojów wyraz
ne.
meblarski, zabawkarski, szeroko
Przewody żywiczne słabo widoczne,
stosowany w przemyśle
występują pęcherze żywiczne. Sęki zdrowe
instrumentów muzycznych na
są jasne, sęki zepsute są bardzo ciemne.
drewno rezonansowe (świerk
Drewno średnio ciężkie.
wysokogórski).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
DÄ…b SÅ‚oje roczne wyraz
ne. Biel wąski, żółtawy Stosowany między innymi
lub szaro  biały. Twardziel żółto - w przemyśle meblarskim, do
brązowa lub brązowa. Promienie produkcji oklein, służy do wyrobu
rdzeniowe szerokie, bardzo dobrze elementów instrumentów
widoczne, rozmieszczone w dużych muzycznych.
odstępach, jaśniejsze od otaczającego
drewna. Na przekroju stycznym w postaci
pasemek o długości do 7 cm, na przekroju
promieniowym jako błyszczące wstęgi
różnego kształtu i wysokości. Drewno
ciężkie.
Jesion SÅ‚oje roczne wyraz
ne. Biel bardzo szeroki, Przemysł meblarski, wyrób oklein,
jasny, żółtawy lub różowawy o perłowym stosowany do wytwarzania
połysku, twardziel jasnobrązowa, elementów instrumentów
promienie rdzeniowe wąskie, mało muzycznych.
widoczne.
Buk Drewno białe z odcieniem różowym. Przemysł meblarski, produkcja
Często występuje szarobrunatna fałszywa elementów giętych. Drewno
twardziel. SÅ‚oje widoczne, promienie stosowane do wytwarzania
rdzeniowe na przekroju podłużnym elementów instrumentów
promieniowym w postaci wstążeczek, na muzycznych.
przekroju podłużnym stycznym w postaci
soczewek. Drewno bukowe jest ciężkie,
twarde, łupliwe, łatwe do obróbki
skrawaniem.
Lipa Drewno białe, lekko połyskujące, Stosowane do wytwarzania
z odcieniem różowym lub żółtawym. Słoje elementów instrumentów
widoczne promienie rdzeniowe muzycznych.
niewidoczne na przekroju podłużnym
stycznym, na pozostałych przekrojach
widoczne w postaci jaśniejszych lub
ciemniejszych plamek. Drewno jest
miękkie, łatwo łupliwe, łatwo obrabialne,
o średnich właściwościach
mechanicznych.
Jawor Drewno bielaste, barwy żółtawobiałej, Stosowane do wytwarzania
połyskujące, dość lekkie, twarde i mocne, elementów instrumentów
lecz niezbyt trwałe. Pod względem muzycznych.
własności technicznych przewyższa
drewno klonu.
Klon Drewno barwy białej z żółtym odcieniem, Korpusy fagotów, gryfy gitar.
błyszczące. Twardziel słabo się zaznacza
ciemniejszym zabarwieniem. Promienie
drzewne na przekroju poprzecznym majÄ…
wyglÄ…d wÄ…skich, czerwonawych,
błyszczących kresek, co nadaje drewnu
charakterystyczny rysunek. Drewno jest
twarde, ciężkie, elastyczne.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
Drewno nie zróżnicowane na biel
Grusza Używane do wyrobu elementów,
i twardziel, rozpierzchłonaczyniowe
instrumentów muzycznych.
(podobnie jak klon i jawor),
czerwonobrÄ…zowe, z dobrze widocznymi
słojami rocznymi, twarde i ciężkie.
Orzech czarny Drewno twarde, mocne, zróżnicowane na Używane jest do wyrobu oklein,
jasny biel i ciemnobrązową twardziel. mebli, instrumentów muzycznych.
Mahoń Drewno pozyskiwane z różnych gatunków Stosowane do wytwarzania
drzew rosnących głównie w Ameryce elementów instrumentów
(mahoniowiec) i Afryce (zamahoń), muzycznych.
o barwie czerwonobrunatnej, odporne na
wilgoć, nie pękające.
Heban Drewno o odcieniu ciemnobrÄ…zowym lub Czarne klawisze w fortepianach,
czarnym, bardzo twarde, trudno łupliwe. korpusy instrumentów dętych
drewnianych.
Palisander W zależności od gatunku, barwa drewna Podstrunnice w instrumentach
o kolorze jasno czerwonym ciemno strunowych z gryfem, sztabki
czerwonym lub brązowym. Drewno ksylofonów, sztabki w marimbach.
ciężkie i twarde.
Mpingo  grenadilla Drewno wąskosłoiste, twarde, ciężkie. Używane do budowy korpusów
Barwa ciemnobrązowa. instrumentów dętych drewnianych,
szczególnie obojów i klarnetów.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
Wady drewna
Wady drewna to różne nieprawidłowości jego budowy oraz niektóre cechy naturalne
i uszkodzenia, które obniżają przydatność techniczną i wartość użytkową drewna. Wady
naturalne drewna, powstające w drzewie żyjącym, nazywamy pierwotnymi, wady powstałe
w drewnie po jego ścięciu noszą nazwę wad wtórnych.
Do ważniejszych wad drewna zalicza się:
a) Sęki  pozostałości po gałęziach. Sęki zmniejszają wytrzymałość mechaniczną, zakłócają
przebieg włókien i usłojenia, utrudniają obróbkę mechaniczną. Występują w różnych
kształtach i wymiarach. Ze względu na spójność z otaczającym drewnem rozróżnia się sęki
zdrowe, nadpsute i zepsute.
Rys. 6. Odmiany sęków w przekroju podłużnym: a  sęk owalny, b  sęk okrągły,
c  sęk podłużny, d  sęki skrzydlate [2, s.17]
b) Pęknięcia  tworzą się w wyniku rozerwania tkanki drzewnej wzdłuż włókien i cewek.
Pęknięcia są najczęstszymi wadami występującymi w tarcicy, mają różne kształty
i rozmiary.
Rys. 7. Pęknięcia w tarcicy: a  podłużne, b, c  okrężne [2, s.17]
c) Wady budowy drewna  odchylenie od jego regularnej budowy, obniżające wytrzymałość,
utrudniające obróbkę, zmniejszające walory estetyczne drewna. Do ważniejszych wad
budowy drewna zalicza się: skręt i zawiły przebieg włókien, nierównomierną szerokość
słojów rocznych, pęcherze żywiczne, mimośrodowość rdzenia, wielordzenność.
Rys. 8. Wady drewna: a  mimośrodowość rdzenia, b  wielordzenność
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Rys. 9. Skręt włókien: a) prosty przebieg włókien, b) skręcony przebieg włókien
d) Wady zabarwienia drewna. Wady te mogą być pochodzenia biologicznego  do nich
zalicza się siniznę drewna, fałszywą twardziel (drewno buku i brzozy) oraz zaparzenie. Do
niebiologicznych wad zabarwienia zalicza się zacieki garbnikowe oraz zacieki żywiczne.
e) Porażenia drewna przez grzyby pasożytnicze. Uszkodzenia te występują zarówno
w drzewach rosnących, jak również w drewnie już przetartym, a także w trakcie
użytkowania wyrobów wykonanych z drewna. Najpoważniejsze wady wywoływane przez
grzyby pasożytnicze to zgnilizna twarda, która wywołuje zmiany barwy drewna, zwiększa
nasiąkliwość oraz obniża wytrzymałość i twardość drewna oraz zgnilizna miękka, która
całkowicie niszczy strukturę drewna.
f) Uszkodzenia drewna spowodowane przez szkodniki drewna. Uszkodzenia te powstajÄ…
w wyniku drążenia przez owady chodników w drewnie. Rozróżnia się chodniki małe
(o średnicy do 3 mm) i chodniki duże (powyżej 3 mm średnicy) oraz płytkie (3 5 mm)
i głębokie (powyżej 5 mm).
Szczegółowy opis wad drewna zawiera Polska Norma PN-EN 844-9:2002
Sortymenty drewna naturalnego
a) Tarcica  jest to prefabrykat uzyskany w wyniku wzdłużnego przetarcia (przecięcia)
drewna okrągłego. Tarcica iglasta i liściasta produkowana jest w dwóch grupach: tarcica
ogólnego przeznaczenia i tarcica specjalnego przeznaczenia. W zależności od proporcji
wymiarów tarcicę dzieli się na: deski, bale, listwy, krawędziaki i belki.
Rys. 10.Sortymenty tarcicy: a  deska, b  bal, c  listwa, d  graniak (łata), e  krawędziak, f  belka [1, s.18]
b) Forniry  to cienkie arkusze drewna naturalnego pozyskane metodÄ… skrawania
bezwiórowego. Fornir jest materiałem, który zachował strukturę drewna, z bardzo
urozmaiconym rysunkiem powstałym w wyniku przecinania pod różnym kątem słojów
rocznych. Ze względu na przeznaczenie forniry dzieli się na okleiny i obłogi. Okleina to
fornir przeznaczony do uszlachetniania powierzchni elementów płytowych. Obłogi to
forniry przeznaczone do oklejania płyt stolarskich i innych elementów płytowych.
Więcej informacji na temat tarcicy i fornirów znajdziesz w literaturze [1, s.17  24]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
Sortymenty tworzyw drzewnych
Tworzywa drzewne zbudowane są z przetworzonego drewna naturalnego, często drewno
poddawane jest rozdrobnieniu a następnie spajaniu za pomocą kleju.
a) Płyty stolarskie  są tworzywem złożonym z grubej warstwy środkowej oklejonej
dwustronnie cienkimi obłogami, obłogami i okleiną lub twardą płytą pilśniową. Warstwa
wewnętrzna może być zbudowana jako układ blokowy pełny, złożony z listew, deszczułek
lub fornirów, lub w układzie przestrzennym  wtedy warstwa środkowa może być
z różnych materiałów drzewnych.
Rys. 11. Płyty stolarskie. a) pełna listwowa, b) pełna deszczółkowa nacinana, c) pełna listwowa okleinowana,
d) pustakowa listewkowa, e) pustakowa ramowa, f) listewkowa sekcyjna [1, s.25]
b) PÅ‚yty typu MDF  produkowane sÄ… w 3 odmianach: MDF, LDF, HDF. SÄ… to produkty
drewnopochodne, powstałe w wyniku sprasowania włókien drzewnych z dodatkiem
organicznych związków łączących i utwardzających, w warunkach wysokiego ciśnienia
i temperatury. Jest to materiał o jednorodnej gęstości i składzie surowcowym w całym
przekroju, dzięki czemu posiada doskonałą obrabialność mechaniczną w procesie
skrawania. MDF  Medium Density Fibreboard  jest to płyta z włókien drzewnych
o średniej gęstości. Jest podstawowym materiałem do produkcji mebli oraz artykułów
wykańczania wnętrz takich jak listwy ozdobne, panele ścienne, kasetony, a także do
produkcji artykułów stolarki budowlanej np. drzwi. Ze względu na walory powierzchni
płyty MDF nadają się do uszlachetniania poprzez pokrywanie cienkimi filmami
melaminowymi, lakierowanie oraz oklejanie sztucznÄ… i naturalnÄ… okleinÄ…. LDF  Light
Density Fibreboard  jest to płyta z włókien drzewnych, charakteryzująca się zmniejszoną
gęstością. Płyta LDF jest materiałem bazowym do produkcji paneli ściennych
użytkowanych w pomieszczeniach suchych. Stanowią one również materiał bazowy do
produkcji płyt poszyciowo  izolacyjnych Kronotec. HDF  Hight Density Fibreboard 
jest to płyta z włókien drzewnych, charakteryzująca się dużą twardością i podwyższoną
gęstością. Płyty HDF są przeznaczone do produkcji paneli podłogowych. Produkty
wykonane na bazie płyty HDF standard są przeznaczone do użytkowania
w pomieszczeniach suchych. W przemyśle muzycznym płyty MDF są szeroko stosowane
do wykonywania obudów kolumn głośnikowych ze względu na korzystne właściwości
akustyczne związane z pochłanianiem i rozpraszaniem fal akustycznych, nie wprowadzenie
rezonansów własnych oraz łatwość obróbki mechanicznej.
c) Sklejka jest tworzywem kompozytowym warstwowym, sklejonym z nieparzystej ilości (co
najmniej 3 warstwy) płatów drewna w postaci fornirów i obłogów. Kierunek przebiegu
włókien w sąsiadujących warstwach jest skrzyżowany pod kątem prostym. Zewnętrzne
warstwy sklejki nazywamy obłogami a wewnętrzne fornirami. Sklejka cechuje się wysoką
wytrzymałością na rozrywanie. W porównaniu z drewnem sklejki mogą mieć dużą
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
powierzchnię przy niewielkiej grubości, mniejszą skłonność do pęknięć i paczenia się. Ze
względu na warstwową strukturę sklejka posiada jednakowe właściwości mechaniczne
niezależnie od kierunku działających na sklejkę obciążeń.
Rys. 12. Schemat budowy sklejki [2, s. 24]
d) Płyty wiórowe wytwarza się z wiórów i odpadów drzewnych, spajanych klejem
syntetycznym i prasowanym pod ciśnieniem. Płyty pilśniowe wytwarza się
z rozwłóknionego drewna odpadowego poddawanego sprasowaniu pod dużym
ciśnieniem. Ze względu na wiórową strukturę płyty wiórowe i pilśniowe wykazują
właściwości izotropowe.
e) Tworzywo Green Line  materiał stosowany przez firmę Buffet Crampon do
wykonywania korpusów klarnetów i obojów. Tworzywo to powstaje z połączenia
sproszkowanego drewna hebanowego (95%) z żywicami, pod wysokim ciśnieniem
i w wysokiej temperaturze. Materiał ten ma takie same właściwości akustyczne jak
drewno, co pozwala mu sprostać wymaganiom stawianym przez muzyków, a dodatkowo
zachowuje siÄ™ bardzo stabilnie we wszystkich zakresach temperatur. Firma Buffet oferuje
w tej samej cenie instrumenty (ten same modele) klasy profesjonalnej wykonane z drewna
lub tworzywa Green Line. Korpusy wykonane z tego tworzywa nie pękają, co jest jego
najważniejszą zaletą w stosunku do drewna naturalnego.
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie znasz cechy charakterystyczne poszczególnych gatunków drewna?
2. Jakie sÄ… cechy charakterystyczne drewna drzew iglastych stosowanego do budowy
instrumentów muzycznych?
3. Jakie są cechy charakterystyczne drewna drzew liściastych stosowanego do budowy
instrumentów muzycznych?
4. Jakie sÄ… cechy charakterystyczne drewna drzew egzotycznych stosowanego do budowy
instrumentów muzycznych?
5. Jakie znasz wady drewna?
6. Jakie znasz sortymenty tarcicy?
7. Jakie znasz rodzaje tworzyw drzewnych?
8. Jak zbudowane są płyty wiórowe?
9. Jak zbudowane są sklejki i płyty MDF?
10. Jakie zastosowanie w przemyśle muzycznym mają płyty MDF?
11. Jakie zastosowanie w budowie instrumentów muzycznych ma tworzywo Grena 2000?
12. Jakie gatunki drewna wykorzystywane są do budowy instrumentów muzycznych?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zidentyfikuj gatunek drewna na podstawie obserwacji makroskopowej próbek drewna.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z cechami charakterystycznymi wyglądu poszczególnych gatunków drewna,
4) przyporządkować odpowiednie próbki do właściwego gatunku drewna,
5) zapisać wyniki i porównać z prawidłowymi odpowiedziami.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt,
- próbki różnych gatunków drewna,
- lupa powiększająca 5 10 krotna,
- katalog z fotografiami powierzchni gatunków drewna.
Ćwiczenie 2
Zidentyfikuj sortymenty drewna i tworzyw drzewnych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z sortymentami drewna naturalnego,
4) zapoznać się z sortymentami tworzyw drzewnych,
5) zidentyfikować sortymenty drewna naturalnego na podstawie oględzin próbek,
6) zidentyfikować sortymenty tworzyw drzewnych na podstawie oględzin próbek,
7) zapisać i zanalizować wyniki obserwacji.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt,
- próbki sortymentów drewna naturalnego,
- próbki sortymentów tworzyw drzewnych,
- plansze ilustrujÄ…ce sortymenty drewna i tworzyw drzewnych.
Ćwiczenie 3
Dokonaj oceny jakości drewna przeznaczonego do wykonania elementu instrumentu
muzycznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z cechami charakteryzującymi jakość drewna,
4) przeprowadzić ocenę jakości próbek drewna,
5) zapisać i zanalizować wyniki obserwacji.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt,
- próbki drewna do oceny jakościowej,
- lupa powiększająca 5 10 krotna,
- plansze ilustrujÄ…ce wady drewna.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić cechy charakterystyczne różnych gatunków drewna?
ðð ðð
2) dokonać identyfikacji wybranych gatunków drewna?
ðð ðð
3) określić zastosowanie drewna i tworzyw drzewnych w budowie
ðð ðð
instrumentów muzycznych?
4) rozpoznać wady drewna?
ðð ðð
5) określić wady zabarwienia drewna?
ðð ðð
6) rozróżnić sortymenty drewna naturalnego?
ðð ðð
7) rozróżnić sortymenty tworzyw drzewnych?
ðð ðð
8) określić budowę płyt stolarskich?
ðð ðð
9) określić budowę płyt MDF?
ðð ðð
10) ocenić jakość drewna?
ðð ðð
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
4.3. Metale stosowane do wytwarzania instrumentów muzycznych
4.3.3. Materiał nauczania
Metale znajdują się w konstrukcji niemal wszystkich istniejących rodzajów instrumentów
muzycznych, ale ich udział jest bardzo zróżnicowany. W instrumentach strunowych metale
stosowane są często w mechanizmach mocujących i napinających struny. Struny tych
instrumentów obecnie są również w większości wykonane z materiałów metalowych, choć
spotykane są również struny wykonane z tworzyw sztucznych i naturalnych, takich jak
odpowiednio spreparowane jelita zwierzęce. W instrumentach strunowo - klawiszowych
metale stosowane są do wyrobu ram, na których mocowane są struny oraz w mechanizmach
młoteczkowych i innych.
W instrumentach dętych blaszanych metal jest podstawowym materiałem konstrukcyjnym,
inne materiały pełnią funkcje drugorzędne.
W instrumentach dętych drewnianych metale są w największym stopniu stosowane
w budowie całej rodziny saksofonów i większości fletów  z metalu wykonane są korpusy
instrumentów oraz tzw. mechanika  klapy, dz
wignie, słupki, sprężynki, śruby i inne.
W pozostałych instrumentach dętych drewnianych (oboje, flety o korpusie drewnianym,
klarnety, fagoty) z metalu  tak jak w saksofonach wykonane są mechanizmy instrumentów.
Wśród instrumentów perkusyjnych metale stosowane są do wyrobu instrumentów
o określonej wysokości dz
więku takich jak na przykład wibrafony, dzwonki, dzwony rurowe,
jak również o nieokreślonej wysokości dz
więku  talerze, gongi, trójkąty. Z metalu zbudowane
są także elementy konstrukcyjne wielu instrumentów perkusyjnych.
W organach piszczałkowych  piszczałki w zdecydowanej większości również
sÄ… wykonane z metalu.
Do wyrobu instrumentów muzycznych stosowane są żeliwa (na przykład ramy
fortepianów i pianin), stale (na przykład struny, elementy mechanizmów w fortepianach,
sprężyny, elementy mechanizmów instrumentów dętych blaszanych i drewnianych), mosiądze
(na przykład korpusy instrumentów dętych blaszanych i saksofonów, pedały i drążki pedałowe
w fortepianach i pianinach), nikiel (do pokrywania klap i mechanizmów w instrumentach
dętych drewnianych, do pokrywania kołków stroikowych w fortepianach), miedz
(do owijania
strun basowych w fortepianach), srebro (korpusy fletów wyższej klasy, do posrebrzania klap
i mechanizmów w instrumentach dętych), złoto (do pokrywania lub wykonywania korpusów
fletów najwyższej klasy, pozłacania mechanizmów w instrumentach dętych).
Stopy żelaza
Żelazo w formie technicznie czystej nie jest stosowane ze względu na niskie własności
mechaniczne. Aby uzyskać wymagane parametry mechaniczne, żelazo występuje w stopach.
Stopy żelaza stosowane w technice oraz w budowie instrumentów muzycznych to stale
i żeliwa.
Stal
Stal jest to stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony, o zawartości węgla nie
przekraczającej 2,11% co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie. (Stopy
o wyższej zawartości węgla to żeliwa). Stal otrzymuje się z surówki (będącej produktem
redukcji rudy żelaza w piecu hutniczym) w procesie świeżenia, w którym z surówki usuwane
są składniki niepożądane głównie poprzez utlenianie tlenem atmosferycznym lub przez dodanie
do wytapianej mieszaniny tlenków.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Węgiel w stopach z żelazem może występować w postaci węgla czystego  grafitu lub
węglika żelaza Fe3C zwanego cementytem. Cementyt jest składnikiem bardzo twardym
i kruchym.
Stal w swoim składzie, oprócz żelaza i węgla, zawiera również inne składniki. Do
pożądanych składników stopowych zalicza się głównie metale (na przykład chrom, nikiel,
mangan, wolfram, miedz
, molibden, tytan). Pierwiastki takie jak tlen, azot, siarka oraz
wtrącenia niemetaliczne, głównie tlenków siarki, fosforu, zwane są zanieczyszczeniami.
W zależności od składu chemicznego stale dzieli się na węglowe i stopowe. Ze względu na
zastosowanie, stale dzieli się na konstrukcyjne, narzędziowe i specjalne. W stali węglowej
składnikiem decydującym o właściwościach stali jest węgiel. W stalach stopowych
(o zawartości przynajmniej jednego składnika stopowego powyżej wielkości granicznej 
podanej w normach) o właściwościach decydują jej składniki stopowe.
Zależność pomiędzy strukturą stali węglowej i żeliwa, a zawartością węgla ilustruje
wykres równowagowy żelazo  węgiel.
A  eutektyka perlitu (0,77% zawartości
węgla)
B  eutektyka ledeburytu
a  Ä… + perlit
b  cementyt + ledeburyt + perlit
c  cementyt + ledeburyt
d  cementyt + grafit
e  Ferryt Ä…
f  Ä… + Å‚
g  austenit Å‚
h  Å‚ + Fe3C + ledeburyt
i  Fe3C + ledeburyt
j  Å‚ + ciecz
k  Ciecz (płynny roztwór żelaza
i węgla)
l  Ciecz + Fe3C
m  ´ + Å‚
n  "
o  Å‚ + ciecz
Rys. 13 Wykres żelazo  węgiel
Na osi poziomej podana jest procentowa zawartość węgla w stopie, na osi pionowej
temperatura. Wykres ten ilustruje zmiany zachodzÄ…ce (pod warunkiem powolnego grzania lub
studzenia) w składnikach strukturalnych stopów żelaza z węglem, w zależności od temperatury
i zawartości węgla. Dokładny opis wykresu żelazo  węgiel oraz więcej informacji na temat
klasyfikacji i właściwości stali znajdziesz w literaturze [4].
Żeliwo
Żeliwo  jest to stop odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką
i innymi składnikami zawierający od 2% do 3,6% węgla w postaci cementytu lub grafitu.
Żeliwo otrzymuje się przez przetapianie surówki, otrzymywanej z procesu wielkopiecowego,
z dodatkami złomu stalowego lub żeliwnego w piecach zwanych żeliwniakami. Tak powstały
materiał stosuje się do wykonywania odlewów.
Żeliwo charakteryzuje się niewielkim  1,0% do 2,0% skurczem odlewniczym, łatwością
wypełniania form, a po zastygnięciu dobrą obrabialnością. Cenną cechą żeliwa stosowanego do
wytwarzania elementów instrumentów muzycznych jest właściwość tłumienia drgań.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
W zależności od postaci węgla zawartego w żeliwie rozróżniamy:
a) Żeliwo białe  węgiel jest związany w postaci cementytu. Żeliwo to jest twarde i bardzo
kruche.
b) Żeliwo szare  węgiel występuje w postaci grafitu. Materiał ten jest miękki i łatwo
obrabialny. Odlewy z żeliwa szarego odznaczają się dobrą wytrzymałością na ściskanie.
c) Żeliwo ciągliwe  powstaje przez wyżarzanie w atmosferze utleniającej lub obojętnej
żeliwa białego. Żeliwo to charakteryzuje się większą udarnością niż żeliwo białe.
d) Żeliwa modyfikowane i sferoidalne  cechują się ciągliwością oraz podwyższoną
wytrzymałością na rozciąganie.
Przykłady zastosowania stali i żeliw w budowie instrumentów muzycznych
W instrumentach dętych blaszanych stosowane są stalowe sprężyny śrubowe, znajdują się
one w tłoczkowych mechanizmach wentylowych. Ich rolą jest wypchnięcie tłoczka wciśniętego
uprzednio przez muzyka. Sprężyny płaskie i sprężyny o przekroju okrągłym stosowane są
w mechanizmach instrumentów dętych drewnianych. Sprężyny te dociskają klapy do otworów
w korpusie instrumentów lub wypychają do położenia spoczynkowego klapy naciśnięte przez
muzyka. Sprężyny okrągłe mają średnicę 0,30 1.4 mm i długość 30 90 mm, sprężyny płaskie
mają grubość do około 1 mm, szerokość 1 5 mm i długość do kilkudziesięciu milimetrów.
Stale do wytwarzania sprężyn to stale sprężynowe. Stale te są stalami węglowymi
zawierającymi 0.6% 0.85% węgla lub stalami niskostopowymi zawierającymi dodatki krzemu,
manganu, chromu i wanadu. Większość stali sprężynowych charakteryzuje się podwyższoną
zawartością krzemu, która normalnie jest niepożądanym zanieczyszczeniem. W tych jednak
zastosowaniach jest dodatkiem wymaganym, obniżającym plastyczność stali.
Rys. 14. Sprężyna stalowa naciskowa
Struny stalowe wykonywane sÄ… ze stalowego drutu patentowanego, charakteryzujÄ… siÄ™
wysoką wytrzymałością na rozciąganie. Patentowanie to obróbka cieplna drutu stalowego
polegajÄ…ca na nagrzaniu go do temp. 850 900°C, wygrzaniu w tej temperaturze i nastÄ™pnie
ochÅ‚odzeniu, najczęściej w kÄ…pieli oÅ‚owiowej lub solnej o temp. 480 510°C. Patentowanie ma
na celu usunięcie śladów uprzedniego zgniotu i nadanie stali struktury bainitycznej,
zapewniającej możliwość dalszego przeciągania drutu na zimno, w celu uzyskania mniejszej
średnicy; w razie potrzeby patentowanie powtarza się; po ostatnim przeciąganiu na zimno drut
osiąga wytrzymałość na rozciąganie powyżej 1600 MPa. Tą metodą wytwarza się drut
fortepianowy, używany do produkcji strun.
Żeliwa stosowane są głównie do wytwarzania ram fortepianów i pianin. Ramy odlewane
są z szarego żeliwa ciągliwego. Taki materiał wyróżnia się relatywnie niską ceną (co jest
istotne przy masie ramy w granicach 100 200 kg), zdolnością przyjmowania w odlewie
złożonych kształtów, właściwością tłumienia drgań i wytrzymałością na statyczne obciążenia
ściskające. Forma i rozmiar ramy określone są przez kształt instrumentu, jego wymiary
i rozplanowanie naciÄ…gu strunowego.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
Rys. 15. Rama fortepianu
Stopy miedzi
MosiÄ…dz
Mosiądz  stop miedzi i cynku zawierający do 40% tego metalu. Mosiądze mogą zawierać
także dodatki takich metali jak ołów, aluminium, cyna , mangan, żelazo i chrom oraz krzem.
Topi siÄ™ w temperaturze ok. 1000°C (zależnie od zawartoÅ›ci skÅ‚adników stopowych).
Mosiądz ma kolor żółty (złoty), lecz przy mniejszych zawartościach cynku zbliża się do
naturalnego koloru miedzi. Stop ten jest odporny na korozję, ciągliwy, łatwy do obróbki
plastycznej. Posiada dobre właściwości odlewnicze.
Ze względu na wymienione właściwości ważnym zastosowaniem mosiądzu jest produkcja
instrumentów muzycznych. Z mosiądzu wytwarzane są korpusy instrumentów dętych
blaszanych oraz korpusy saksofonów. Dokładny skład stopów mosiądzu do wytwarzania
instrumentów muzycznych jest objęty tajemnicą przez poszczególne firmy wytwarzające
instrumenty muzyczne.
Stopy miedziowo  cynkowo  niklowe
Ze stopów tych wytwarza się dz
wignie i klapy mechanizmów w instrumentach dętych
drewnianych. Stopy te mają podobne właściwości jak mosiądz, charakteryzują się większą
wytrzymałością przy zachowaniu dobrych własności plastycznych. Czasami mechanizmy te
wykonywane są ze stopów niklu i srebra.
BrÄ…z
Brąz to stop miedzi z cyną oraz innymi dodatkami. Rozróżnia się brązy cynowe, brązy
ołowiowe, fosforobrązy (brązy z dodatkiem fosforu) i inne. Brązy topią się w temperaturze
860-1060°C (zależnie od zawartoÅ›ci skÅ‚adników stopowych).
Brązy cynowe wykorzystywane są do budowy instrumentów z grupy idiofonów płytowych
i rurowych takich jak talerze, gongi czy dzwony rurowe. Instrumenty te wykonuje się głównie
z brązów gatunku B8 i B20. Stopy te zawierają odpowiednio około 8 i 20% cyny. Dokładny
skład chemiczny stopów wykorzystywanych do wykonywania instrumentów muzycznych
objęty jest tajemnicą producenta.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
a) b) c) d)
Rys. 16. Przykłady zastosowań stopów miedzi do budowy instrumentów muzycznych: a) korpus trąbki
wykonany z mosiÄ…dzu, b) korpus saksofonu wykonany z mosiÄ…dzu, c) gong wykonany z brÄ…zu,
d) fragment mechanizmu klarnetu wykonany ze stopu miedziowo  cynkowo  niklowego
Metale szlachetne
Srebro
Srebro  metal szlachetny, bardzo ciągliwy i kowalny (nieco twardszy od złota).
Charakteryzuje się lśniącym połyskiem, daje się łatwo polerować. Bardzo dobrze przewodzi
prąd elektryczny i ciepło. Gęstość srebra to 10490 kg/m3. W powietrzu na powierzchni
stopniowo matowieje wskutek powstawania na powierzchni ciemnego nalotu z siarczku
srebra. Srebro topi siÄ™ w temperaturze 960°C.
Ze srebra wykonywane są korpusy fletów wysokiej klasy. Często ze srebra wykonuje się
tylko główki fletów. Srebro wykorzystywane jest powszechnie do pokrywania powierzchni
mechanizmów w instrumentach dętych drewnianych. Do wytwarzania korpusów fletów
wykorzystuje się również stop GS składający się z 90% srebra i 10% złota.
ZÅ‚oto
Złoto  jest żółtym, błyszczącym, miękkim, kowalnym i ciągliwym metalem szlachetnym
o dużej gÄ™stoÅ›ci  wynoszÄ…cej 19300 kg/m3, temperatura topnienia zÅ‚ota to1064°C. Metal ten
bardzo dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło. Jest mało aktywne chemicznie,
w temperaturze pokojowej wykazuje odporność na działanie większości kwasów. Roztwarza
się w wodzie królewskiej i innych mieszaninach niektórych kwasów oraz w roztworze cyjanku
potasu (w obecności utleniaczy). Z rtęcią tworzy amalgamat.
W zastosowaniach związanych z wykonywaniem instrumentów stosuje się stopy złota
z innymi metalami, takimi jak srebro, pallad, nikiel, miedz
, cynk. Wynika to ze względu na
lepsze własności mechaniczne takich stopów i ich niższą cenę. W zależności od zawartości
złota w stopie, rozróżnia się sześć prób złota. Złoto pierwszej próby zawiera 96% złota, złoto
szóstej (ostatniej) próby zawiera 33,3% złota.
Złoto wykorzystuje się do pozłacania korpusów instrumentów dętych blaszanych,
saksofonów oraz fletów, a także do pozłacania elementów mechanizmów w instrumentach
dętych drewnianych. Ze złota wykonuje się główki fletów oraz kompletne korpusy fletów
najwyższej klasy. Często pozłacane są wewnętrzne powierzchnie główek i korpusów fletów
a także ustniki instrumentów dętych blaszanych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
a) b)
c)
d)
Rys. 17. Pozłacane elementy instrumentów muzycznych: a  pozłacany ustnik fletu, b  pozłacany ustnik
puzonowy, c  pozłacany ustnik saksofonowy, d  pozłacane słupki w mechanizmie klarnetu
Platyna
Platyna  metal szlachetny o dużej gęstości  21090 kg/mł. W postaci czystej jest to
srebrzystobiały metal, kowalny i łatwo ciągliwy.
Platyna wykorzystywana jest do pokrywania korpusów fletów wysokiej jakości. Stosuje
się również czystą platynę do wykonywania główek fletów i sporadycznie do całego korpusu.
Stopy lutownicze
Do łączenia elementów instrumentów dętych blaszanych oraz saksofonów używa się
lutowania twardego, czyli powyżej temperatury 550°C.
W lutowaniu twardym, spoinę tworzą stopy o różnorodnym składzie chemicznym. Rodzaj
stopu lutowniczego uzależniony jest od rodzaju łączonych metali oraz wymaganej
wytrzymałości spoiny. Luty twarde wykonuje się najczęściej na bazie miedzi i srebra.
Tablica 2. Przykładowe stopy lutownicze według normy DIN 8513
Cecha wg Skład spoiwa Dolna i górna
DIN 8513 w % - wag. tem. topnienia [°C]
L-CuP6 93,8 miedz
; 6,2 fosfor 710-880
L-Ag5P 5 srebro; 89,0 miedz
; 6,0 fosfor 650-810
L-Ag30Cd 30 srebro; 28 miedz
; 21 cynk; 21 kadm 600-690
L-Ag40Cd 40 srebro; 19 miedz
; 21 cynk; 20 kadm 595-630
L-Ag45Sn 45 srebro; 27 miedz
; 3 cyna; 25 cynk 640-680
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
Tablica 3. Przykłady zastosowań metali w konstrukcji instrumentów muzycznych  zestawienie
Rodzaj metalu Przykłady zastosowania w budowie instrumentów muzycznych
Stopy metali żelaznych
Stopy żelaza z Żeliwo Ramy fortepianów i pianin
węglem i innymi
Stale Instrumenty strunowe: struny stalowe, mechanizmy mocujÄ…ce
składnikami
i napinające struny, elementy mechanizmów w fortepianach
i pianinach.
Instrumenty dęte: sprężyny, mechanizmy wentylowe, elementy
mechanizmów instrumentów dętych drewnianych (śruby, wkręty,
sworznie).
Instrumenty perkusyjne: dzwonki, wibrafony, osprzęt instrumentów
perkusyjnych.
Metale nieżelazne i ich stopy
Miedz
i stopy Miedz
Stosowana do owijania strun basowych w fortepianach i pianinach
miedzi oraz w gitarach.
BrÄ…zy Instrumenty perkusyjne: talerze, gongi
BrÄ…z (80% miedzi, 20% cyny)  stosowany jest do owijania strun
gitar elektrycznych.
BrÄ…zy z dodatkiem fosforu  do 0,5% (fosforobrÄ…zy) stosowane sÄ…
do wyrobu sprężyn płaskich stosowanych w mechanizmach
instrumentów dętych drewnianych oraz do powlekania strun gitar
elektrycznych.
Korpusy instrumentów dętych blaszanych, korpusy saksofonów,
MosiÄ…dze
Instrumenty perkusyjne: talerze, gongi, korpusy kotłów
orkiestrowych,
Instrumenty strunowe: progi na gryfach gitar.
Klapy i dz
wignie w instrumentach dętych drewnianych.
Stopy miedziowo 
cynkowo - niklowe
Do pokrywania mechanizmów instrumentów dętych drewnianych
Nikiel
niskiej klasy, do pokrywania strun gitar elektrycznych.
Aluminium Elementy mechanizmów fortepianów, gitar elektrycznych (gryf).
Ołów Stosowany w postaci obciążników do wyważania i regulacji
mechanizmów w fortepianach i pianinach.
Spoiwa Stopy cynowo  Do łączenia elementów instrumentów dętych blaszanych.
ołowiowe, cynowe,
mosiężne
Metale szlachetne
Srebro Stosowane do wykonywania korpusów fletów, powszechnie
stosowane do pokrywania korpusów i mechanizmów
w instrumentach dętych.
Złoto Instrumenty dęte: do pokrywania od wewnątrz korpusów fletów, do
wykonywania korpusów fletów wysokiej klasy, do pozłacania
mechanizmów i korpusów instrumentów dętych.
Platyna Stosowana do wyrobu korpusów fletów wysokiej klasy.
Podane przykłady to jedynie niewielki wycinek zastosowań metali w budowie
instrumentów muzycznych. Więcej informacji na ten temat znajdziesz w literaturze
specjalistycznej o tematyce związanej z projektowaniem i wytwarzaniem instrumentów
muzycznych z poszczególnych grup.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co to jest stal i żeliwo?
2. Jakie są cechy charakterystyczne poszczególnych metali i stopów?
3. Jaki jest ogólny skład chemiczny stali i żeliw?
4. Jakie znasz odmiany stali i żeliw?
5. Jaki jest podstawowy skład chemiczny brązów i mosiądzów?
6. Jaka jest odporność chemiczna poszczególnych rodzajów metali i ich stopów?
7. Jakie zastosowanie w budowie instrumentów znajduje stal i żeliwo?
8. Jakie zastosowanie w budowie instrumentów znajdują stopy metali nieżelaznych?
9. Jakie cechy wyróżniają metale szlachetne spośród innych metali?
10. Jakie są przykładowe zastosowania metali szlachetnych do budowy instrumentów
muzycznych?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zidentyfikuj rodzaj metalu na podstawie obserwacji jego właściwości fizycznych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z właściwościami fizycznymi różnych metali żelaznych i nieżelaznych i ich
stopów,
4) przyporządkować odpowiednie próbki do właściwego rodzaju metalu,
5) zapisać wyniki i porównać z prawidłowymi odpowiedziami.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt,
- próbki różnych rodzajów metali z opisem ich cech charakterystycznych,
- katalog stali, żeliw, metali nieżelaznych.
Ćwiczenie 2
Określ możliwe zastosowanie wskazanych metali do budowy instrumentów muzycznych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z zastosowaniem metali do budowy instrumentów muzycznych,
4) zidentyfikować rodzaj metalu z którego wykonana jest dana próbka,
5) określić możliwe zastosowania metalu do budowy elementów instrumentu muzycznego,
6) zapisać wyniki i wyciągnąć wnioski.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt,
- próbki różnych rodzajów metali,
- katalogi instrumentów muzycznych.
Ćwiczenie 3
Określ wszystkie rodzaje metali zastosowane w budowie fortepianu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z budową fortepianu,
4) rozpoznać elementy mechanizmów i części fortepianu wykonane z metalu,
5) określić rodzaj metalu zastosowanego do wykonania poszczególnych elementów i części
fortepianu,
6) zapisać wyniki i wyciągnąć wnioski.
Wyposażenie stanowiska pracy:
 zeszyt,
 próbki różnych rodzajów metali,
 katalogi instrumentów muzycznych.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić ogólny skład chemiczny stopów stali i żeliw?
ðð ðð
2) zidentyfikować metale na podstawie analizy ich własności fizycznych?
ðð ðð
3) zdefiniować pojęcia: stal węglowa, stal stopowa, żeliwo?
ðð ðð
4) określić główne składniki stopowe stali stopowej?
ðð ðð
5) określić ogólny skład chemiczny stopów mosiądzu i brązu?
ðð ðð
6) określić odporność chemiczną stopów metali?
ðð ðð
7) określić zastosowanie stali i żeliw do budowy instrumentów?
ðð ðð
8) określić zastosowanie stopów metali nieżelaznych do budowy
ðð ðð
instrumentów?
9) określić zastosowanie metali szlachetnych w budowie instrumentów
ðð ðð
muzycznych?
10) podać przykłady zastosowania poszczególnych rodzajów metali
ðð ðð
i stopów metali do budowy instrumentów muzycznych?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
4.4. Tworzywa sztuczne i inne materiały do wytwarzania
instrumentów muzycznych
4.4.1. Materiał nauczania
Tworzywa sztuczne
Ebonit
Ebonit  tworzywo sztuczne otrzymywane w procesie wulkanizacji kauczuku, naturalnego
lub syntetycznego. Ebonit zawiera 20-33% siarki. Jest nierozpuszczalny, nietopliwy, Å‚atwo
poddaje się obróbce mechanicznej, ma dobre własności izolacyjne cieplne i elektryczne, jest
bardzo odporny chemicznie. Z ebonitu wykonywane są ustniki do klarnetów i saksofonów.
Rys. 18. Ustnik do klarnetu wykonany z ebonitu
Tworzywo ABS
Tworzywo ABS  tworzywo sztuczne o gęstości 1040 kg/m3, otrzymywane w procesach
polimeryzacji. Tworzywo to posiada dobre własności udarnościowe, wysoką twardość oraz
odporność na zarysowania.
Ze względu na swe własności, tworzywa z grupy ABS są coraz częściej wykorzystywane
do produkcji korpusów instrumentów dętych drewnianych takich jak flety (flety piccolo),
oboje i klarnety. Nazwa handlowa tworzywa ABS stosowanego do produkcji tych
instrumentów to  Grena 2000 .
Z tworzywa ABS wykonywane są korpusy instrumentów niższej klasy  czyli szkolne.
Dodatkową zaletą tego tworzywa jest niższa w porównaniu z drewnem gęstość, dzięki czemu
instrument jest lżejszy co jest istotne gdy na instrumencie gra dziecko. Korpus wykonany
z tworzywa ABS jest odporny na działanie wilgoci i na zmiany temperatury.
Poniżej przedstawiono klarnet Lyons (w stroju C), skonstruowany specjalnie dla
najmłodszych klarnecistów. Ze względu na bardzo niską masę i mniejsze rozmiary
w porównaniu ze standardowym klarnetami B, na instrumencie tym naukę gry mogą rozpocząć
dzieci już w wieku 7 lat. Klarnet ten jest prawie w całości wykonany z tworzyw sztucznych:
korpus  tworzywo ABS, mechanika wykonana jest z delrinu (rodzaj tworzywa sztucznego,
polimer termoplastyczny), poduszki  wykonane sÄ… z silikonu. Jedyne elementy metalowe to
sprężynki mechanizmu, ligaturka i opcjonalne obciążniki mające za zadanie wyważenie
instrumentu.
Rys. 19. Klarnet C Lyons
Z tworzywa ABS wykonywane są również elementy korpusów gitar klasycznych niższej
klasy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
Nylon
Nylon to syntetyczny polimer z grupy poliamidów służący do wytwarzania włókna
syntetycznego o bardzo dużej wytrzymałości na rozciąganie.
W przemyśle wytwórczym instrumentów muzycznych z nylonu wykonywane są struny do
instrumentów strunowych szarpanych takich jak gitara, mandolina, banjo.
Włókna aramidowe oraz poliestry
Z materiału opartego na włóknach aramidowych oraz z materiałów z grupy poliestrów
(PET) wykonuje siÄ™ naciÄ…gi perkusyjne na werble i inne perkusyjne instrumenty membranowe.
Rys. 20. NaciÄ…g perkusyjny do werbla
Gore - Tex
Gore - Tex  to znak towarowy należący do firmy W.L. Gore & Associates. Firma
opatruje tym znakiem produkty, w których występują oparte na teflonie włókna, nici
i membrany.
Działanie Gore - Texu opiera się na wprasowanej w tkaninę półprzepuszczalnej
membranie, wykonanej z porowatego teflonu. Rozmiar porów jest większy niż średnica
pojedynczej molekuły wody, z jakich składa się para wodna, a jednocześnie mniejszy niż
wielocząsteczkowe pakiety z jakich składa się woda w stanie płynnym. Umożliwia to transport
pary wodnej z ośrodka o większym stężeniu do ośrodka o mniejszym, przy zachowaniu
nieprzepuszczalności dla wody.
Z materiału tego wykonuje się membrany wysokiej klasy poduszek stosowanych do
przykrywania otworów w korpusach instrumentów dętych drewnianych.
Rys. 21. Poduszki do klarnetu z membranami wykonanymi z tworzywa Gore  Tex
Istnieje bardzo wiele rodzajów i typów tworzyw sztucznych stosowanych przemyśle.
Wraz z postępem technologicznym powstają wciąż nowe odmiany tworzyw, które mogą
znalez
ć zastosowanie w budowie instrumentów muzycznych. Dlatego omówione powyżej
tworzywa sztuczne to jedynie część materiałów, które służą do budowy instrumentów
muzycznych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
Inne tworzywa naturalne stosowane w konstrukcji instrumentów muzycznych
Oprócz drewna, metali i tworzyw sztucznych, do wytwarzania instrumentów muzycznych
stosuje się również inne materiały wykonane z surowców naturalnych. Są to filce, skóry,
korek, nici, włosie końskie  stosowane w smyczkach instrumentów smyczkowych.
Filc
Filc  jest to materiał włókienniczy powstały przez spilśnienie włókien z wełny, sierści
zwierząt lub tworzyw sztucznych. Spilśnianie to proces łączenia włókien w zwartą masę,
w którym wykorzystuje się naturalne właściwości włókien do tworzenia między sobą połączeń.
Połączenia te dodatkowo wzmacnia zastosowanie w procesie pilśnienia gorącej pary wodnej,
słabych roztworów kwasów lub zasad i dużego nacisku lub tarcia. Nacisk uzyskuje się przez
ubijanie lub walcowanie wilgotnej warstwy włókien lub tkaniny. Spilśnianie odbywa się na
maszynach zwanych spilśniarkami lub foluszami, a proces spilśniania nazywa się filcowaniem
lub folowaniem. W drodze folowania tkanin otrzymuje siÄ™ sukna i filce.
Z filcu wykonuje się główki młoteczków fortepianów i pianin. Jakość dz
więku
wydobytego ze struny w dużym stopniu zależy od jakości i twardości filcowej okleiny
młoteczka. Parametry filców stosowanych na poszczególne grupy młoteczków muszą być
precyzyjnie dobrane. Dz
więk wydobywany przez młotek twardy jest jasny i ostry, natomiast
młotek miękki powoduje brzmienie matowe i ciemne. Im większy jest udział długości odcinka
styku młotka ze struną w stosunku do całkowitej długości struny, tym większa ilość wysokich
składowych dz
więku ulega stłumieniu. Im wyższy rejestr tym główki młoteczków pokrywane
sÄ… twardszym filcem.
Rys. 22. Główki młoteczków fortepianowych
Filcem pokrywa się również główki pałeczek do gry na kotłach orkiestrowych oraz do gry
na bębnach wielkich. Filc służy również jako materiał tłumiący stuki w mechanizmach wielu
instrumentów muzycznych (fortepian, trąbka, saksofon).
Skóra naturalna
Skóra naturalna należy do materiałów naturalnych, jest to surowiec pozyskiwany
ze zwierząt, wykorzystywany w przemyśle budowy instrumentów muzycznych,. Przykładowe
zastosowania skóry w konstrukcji instrumentów muzycznych:
- elementy miechów w akordeonach i fisharmoniach,
- naciągi membranowych instrumentów perkusyjnych,
- membrany poduszek klap do przykrywania otworów w korpusach saksofonów,
- skórzane ligaturki do klarnetów i saksofonów.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
Korek
Korek  jest materiałem naturalnym, pozyskiwanym z kory dębu korkowego, zawsze
zielonej odmiany śródziemnomorskiej. Materiał ten stosowany jest do tłumienia uderzeń
w mechanizmach instrumentów dętych drewnianych. Korek jest również sprężystym
elementem pośredniczącym umożliwiającym wciskowe połączenie korpusów instrumentów
drewnianych. Za pomocą korka łączone z baryłką lub fajką (w saksofonach) są również ustniki
tych instrumentów. Z tego materiału wykonywane są również niektóre poduszki do
zakrywania otworów w instrumentach dętych drewnianych.
Rys. 23. Przykłady zastosowania tworzyw naturalnych w budowie instrumentów muzycznych. Od lewej:
poduszka do saksofonu ze skórzaną membraną, ligaturka skórzana do klarnetu, płyty z korka do wykrawania
elementów do mechanizmów instrumentów muzycznych oraz tulejka z korka do fajki saksofonu.
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie są wspólne cechy charakterystyczne dla tworzyw sztucznych?
2. Jakie znasz rodzaje tworzyw sztucznych stosowanych do budowy elementów
instrumentów muzycznych?
3. Jakie zalety i wady sÄ… charakterystyczne dla tworzyw sztucznych?
4. Jakie elementy instrumentów muzycznych z poszczególnych grup wykonane są z tworzyw
sztucznych?
5. Jakie właściwości posiada tworzywo Gore - Tex?
6. Jaką rolę w budowie fortepianów i pianin pełni filc?
7. Jakie zastosowanie w budowie instrumentów muzycznych posiada skóra naturalna?
8. Jakie funkcje pełni korek w instrumentach dętych drewnianych?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zidentyfikuj rodzaj tworzywa sztucznego stanowiÄ…cego element konstrukcyjny
instrumentu muzycznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z cechami charakterystycznymi poszczególnych rodzajów tworzyw
sztucznych,
4) przyporządkować odpowiednie próbki do właściwego rodzaju tworzywa sztucznego,
5) zapisać wyniki i porównać z prawidłowymi odpowiedziami.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt,
- próbki różnych rodzajów tworzyw sztucznych, będących elementami konstrukcyjnymi
instrumentów muzycznych,
- katalogi tworzyw sztucznych.
Ćwiczenie 2
Określ możliwe zastosowania materiału próbek tworzyw sztucznych w budowie
instrumentów muzycznych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z zastosowaniem tworzyw sztucznych i innych materiałów do budowy
instrumentów muzycznych,
4) zidentyfikować rodzaj materiału z którego wykonana jest dana próbka,
5) określić możliwe zastosowania materiału próbki do budowy elementów instrumentu
muzycznego,
6) zapisać wyniki i wyciągnąć wnioski.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt przedmiotowy,
- próbki różnych rodzajów materiałów (tworzyw sztucznych, skóry, filcu, korka),
- katalogi instrumentów muzycznych.
Ćwiczenie 3
Dobierz materiały konstrukcyjne spośród tworzyw sztucznych i naturalnych, aby można
było z nich wykonać zadane elementy instrumentu muzycznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) określić funkcję jaką pełni w instrumencie zadany element,
4) dobrać materiał z którego można wykonać zadany element instrumentu muzycznego,
5) zapisać wyniki i wyciągnąć wnioski.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zeszyt,
- elementy instrumentów muzycznych,
- próbki różnych rodzajów materiałów (tworzyw sztucznych, skóry, filcu, korka),
- katalogi instrumentów muzycznych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić przykładowe zastosowania ebonitu w konstrukcji
ðð ðð
instrumentów muzycznych?
2) określić przykładowe zastosowania tworzywa ABS w konstrukcji
ðð ðð
instrumentów muzycznych?
3) określić przykładowe zastosowania nylonu i poliestrów w konstrukcji
ðð ðð
instrumentów muzycznych?
4) określić cechy charakterystyczne materiału Gore - Tex?
ðð ðð
5) wskaż przykładowe zastosowanie tworzywa Gore - Tex w konstrukcji
ðð ðð
instrumentów muzycznych?
6) określić wpływ grubości i twardości filcu pokrywającego główkę
ðð ðð
młoteczka na barwę dz
więku struny fortepianu?
7) określić zastosowanie skóry i korka do budowy instrumentów?
ðð ðð
8) dobrać odpowiedni materiał do wytworzenia zadanego elementu
ðð ðð
konstrukcyjnego instrumentu muzycznego?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
INSTRUKACJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań. Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki błędną odpowiedz
należy zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedz
prawidłową.
6. Niektóre zadania wymagają stosunkowo prostych obliczeń, które powinieneś wykonać
przed wskazaniem poprawnego wyniku.
7. Test składa się z dwóch części. Część I zawiera zadania z poziomu podstawowego,
natomiast w części II są zadania z poziomu ponadpodstawowego i te mogą przysporzyć
Ci trudności, gdyż są one na poziomie wyższym niż pozostałe (dotyczy to zadań
o numerach od 16 do 20).
8. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
9. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie
na póz
niej i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.
10. Na rozwiÄ…zanie testu masz 60 minut.
Powodzenia
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Zamieszczona poniżej ilustracja przedstawia
a) przekrój podłużny promieniowy przez pień drzewa.
b) przekrój poprzeczny przez pień drzewa.
c) przekrój podłużny styczny przez pień drzewa.
d) przekrój poprzeczny połączony z przekrojem stycznym przez pień drzewa.
2. Promienie rdzeniowe w żyjącym drzewie
a) służą do magazynowania żywicy.
b) przewodzą wodę i składniki odżywcze z rdzenia do łyka.
c) przewodzą wodę i składniki odżywcze z łyka do wewnętrznych obszarów pnia.
d) przewodzą wodę w kierunku pionowym do góry w drzewach liściastych.
3. Właściwa kolejność występowania w przekroju poprzecznym pnia elementów budowy
makroskopowej drewna w kierunku od rdzenia na zewnÄ…trz to:
a) rdzeń, łyko, twardziel, biel, kora.
b) kolejność jest zmienna i zależy od gatunku drzewa.
c) rdzeń biel, twardziel, łyko, kora.
d) rdzeń, twardziel, biel, łyko, kora.
4. Cewki w drewnie drzew iglastych
a) odpowiadają za przyrosty roczne słojów drewna.
b) przewodzą wodę oraz nadają drewnu sztywność i wytrzymałość mechaniczną.
c) prowadzajÄ… wymianÄ™ gazowÄ….
d) przewodzÄ… wodÄ™ od Å‚yka do rdzenia drzewa.
5. Przyczyną skurczu i pęcznienia drewna jest
a) zmiana wilgotności drewna.
b) starzenie siÄ™ drewna.
c) zmiana temperatury drewna.
d) ściskanie i rozciąganie drewna siłami zewnętrznymi.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
6. WadÄ… budowy drewna przedstawionÄ… na rysunku jest
a) mimośrodowość sęka w przekroju poprzecznym.
b) mimośrodowość rdzenia.
c) skręt włókien drewna w przekroju poprzecznym pnia.
d) sęki w przekroju podłużnym.
7. Właściwe określenia poszczególnych sortymentów tarcicy to
a) 1  deska, 2  bal, 3  listwa, 4  graniak.
b) 1  deska, 2  bal, 3  graniak, 4  listwa.
c) 1  bal, 2  deska, 3  listwa, 4  graniak.
d) 1  deska, 2  graniak, 3  listwa, 4  bal.
8. Poniższa ilustracja przedstawia
a) schemat budowy płyty stolarskiej.
b) schemat budowy płyty MDF.
c) schemat budowy sklejki.
d) schemat budowy fornirów.
9. Wraz ze wzrostem temperatury wymiary liniowe elementów metalowych
a) zmniejszajÄ… siÄ™.
b) nie zmieniajÄ… siÄ™.
c) zwiększają się.
d) zwiększają się w stopach żelaza a zmniejszają w stopach z głównym udziałem miedzi.
10. Materiał, który nie może być składnikiem stopu metali to
a) poliamid.
b) węgiel.
c) fosfor.
d) nikiel.
11. Rama fortepianu wykonywana jest z
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
a) żelaza.
b) stali węglowej.
c) mosiÄ…dzu.
d) żeliwa.
12. Talerze perkusyjne wytwarzane sÄ…
a) ze stali stopowych.
b) wyłącznie z brązu.
c) z brÄ…zu lub mosiÄ…dzu.
d) ze stali sprężynowych.
13. Metale szlachetne
a) są stosowane jako materiał konstrukcyjny do wyrobu korpusów fletów oraz
pokrywania powierzchni elementów instrumentów dętych.
b) ze względu na cenę metali szlachetnych nie są używane się do wytwarzania
instrumentów muzycznych.
c) służą do wyrobu strun wysokiej jakości w instrumentach smyczkowych.
d) stosowane sÄ… jako dodatek stopowy do stali odpornych na korozjÄ™.
14. Tworzywa sztuczne nie mogą być stosowane
a) do wytwarzania korpusów instrumentów dętych drewnianych.
b) do wytwarzania ustników klarnetów i saksofonów.
c) do wytwarzania strun fortepianowych.
d) do wytwarzania naciągów membranowych instrumentów perkusyjnych.
15. Filc w budowie instrumentów muzycznych stosuje się
a) do wykonania główek młoteczków (mechanizm młoteczkowy fortepianów).
b) jako materiał dz
więkochłonny naklejany na wieko fortepianu (korpus fortepianów).
c) do zewnętrznej warstwy poduszek (klapy instrumentów dętych drewnianych).
d) do wypełnienia w tłumikach do trąbek.
16. Wykres rozciągania materiału sprężystego przedstawia rysunek
17. Wilgotność próbki drewna, mając dane: masa drewna wilgotnego Gdw = 620 g, masa
drewna po wysuszeniu Gdo = 400g to
a) W = 55%.
b) W = 60%.
c) W = 35,5%.
d) W = 80%.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
18. Masa początkowa (przed wysuszeniem) próbki drewna, mając dane: masa drewna po
wysuszeniu Gdo = 500g, wilgotność drewna 25% wynosi to
a) Gdw = 650 g.
b) Gdw = 375 g.
c) Gdw = 625 g.
d) Gdw = 350 g..
19. Gatunek drewna przedstawiony na ilustracji i opisie to
Drewno ciężkie. Słoje roczne wyraz
ne. Biel wąski, żółtawy lub szaro
 biały. Twardziel żółto - brązowa lub brązowa. Promienie
rdzeniowe szerokie, bardzo dobrze widoczne, rozmieszczone w
dużych odstępach, jaśniejsze od otaczającego drewna. Na przekroju
stycznym w postaci pasemek o długości do 7 cm, na przekroju
promieniowym jako błyszczące wstęgi różnego kształtu i wysokości.
a) jawor.
b) sosna.
c) palisander.
d) dÄ…b.
20. Materiały konstrukcyjne zastosowane do wyrobu instrumentów muzycznych
przedstawionych na ilustracji i opisie to
materiał nie wykazujący własności
1)
higroskopijnych
materiał, który pod wpływem nagłych
2)
zmian warunków przechowywania
instrumentu może pęknąć
materiał pochodzenia naturalnego, mający
3)
za zadanie uszczelnić otwór w korpusie
saksofonu
materiał kruchy, izolator elektryczny
4)
a) 1  tworzywo ABS, 2  barwione drewno świerku wysokogórskiego, 3  Gore - Tex,
4  metal oksydowany.
b) 1  tworzywo ABS, 2  drewno mpingo, 3  skóra, 4  ebonit.
c) 1 drewno mpingo, 2  tworzywo ABS, 3  powłoka aramidowa, 4  ebonit.
d) 1  ebonit, 2  drewno mpingo, 3  skóra, 4  tworzywo ABS.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko
............................................................................................................................
Dobieranie materiałów konstrukcyjnych
Zakreśl poprawną odpowiedz
.
Nr
Odpowiedz
Punkty
zadania
1 a b c d
2 a b c d
3 a b c d
4 a b c d
5 a b c d
6 a b c d
7 a b c d
8 a b c d
9 a b c d
10 a b c d
11 a b c d
12 a b c d
13 a b c d
14 a b c d
15 a b c d
16 a b c d
17 a b c d
18 a b c d
19 a b c d
20 a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
6. LITERATURA
1. Bilczuk A., Lenik K. Malec M.: Podstawy konstrukcji drewnianych. Wydawnictwo
Uczelniane Politechniki Lubelskiej, Lublin 1994
2. Jurczyk J.: Stolarstwo. Wydawnictwo Czasopism i Książek Technicznych SIGMA  NOT
Sp. z o.o., Warszawa 1992
3. Niezgodziński M.E., Niezgodziński T.: Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe.
WNT, Warszawa 2006
4. Praca zbiorowa: Mały poradnik mechanika. WNT, Warszawa 1996
5. Reblitz, A.: Piano, Servicing, Tuning and Rebuilding. Vestal Press, Lancham 1993
6. Vogel B.: Fortepian polski. Sutkowski Editio, Warszawa 1995
7. Walther S.: Towaroznawstwo drzewne. WSiP
Literatura metodyczna
1. Dretkiewicz-Więch J.: ABC nauczyciela przedmiotów zawodowych. Operacyjne cele
kształcenia. Zeszyt 32. CODN, Warszawa 1994
2. Ornatowski T., Figurski J.: Praktyczna nauka zawodu. ITeE, Radom 2000
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50