[科普中国]-钢琴里的杠杆原理

由古钢琴和羽管键琴发展演变而来的钢琴被称为“乐器之王”。钢琴本身结构精密，音色丰富，同时也对演奏者的演奏技巧提出很高的要求。除此之外，钢琴演奏的表现力还需要靠击弦机和踏板，通过完美的操作这两套杠杆结构才能演奏出唯美的音乐。

击弦机是钢琴结构的重要组成，就像钢琴的心脏，包含键盘、联动杠杆、击弦杠杆、制音杠杆等装置，它们是用来把演奏者的手指触键能量传导出去，再去带动琴弦振动的关键结构。在钢琴演奏过程中，击弦机与琴键是一个整体，一般将琴键视为第一级杠杆，联动器、转机器、制音器分别为2、3、4级杠杆。联动器负责带动转击器和制音器，转击器获得动力后以圆心转动，推动弦槌做击弦运动。各部件相互连接，相互制约，从而达到弹奏的目的。

当键盘被演奏者手指敲击时，通过杠杆传动，带动击弦槌击打琴弦。在相同力度敲击之下，击弦槌的起始位置与琴弦的间距越近，击弦的冲击力越小，弦槌击打琴弦时的接触时间就越长，接触面积也越大，如此就会遏制高次谐波，最终发出的琴声的音量较小且音色纯净；反之，击弦槌的起始位置与琴弦的间距越远，击弦的冲击力越大，弦槌击打琴弦时的接触时间就越短，接触面积也越小，保留住了较多的高次谐波，最终发出的琴声的音量较大且音色丰富。通常情况下，钢琴低音区对应的弦槌位置与琴弦较近，能弹出深厚、柔和的音色；钢琴高音区对应的弦槌位置与琴弦较远，能弹出丰富、明亮的音色。

在钢琴演奏中，脚底踏板系统也很重要。钢琴踏板由左、中、右三个踏板组成，也是通过杠杆进行传动的。

演奏中最常用的踏板就是位于右端的制音器踏板，能够让钢琴发出的声音持续悠扬。制音器踏板的原理其实就是通过杠杆将琴弦上所有的制音器松开，令琴弦持续震动，从而延长声音。使钢琴发出的声音有共鸣、混响的效果。

钢琴是一种充满魅力的乐器，它具有宽广的音域、丰富的音色，更需要在演奏者手脚的默契配合下，才能演绎出动人的旋律。

本文由北京市第六十五中学一级教师胡晓艳进行科学性把关。

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