Cs. Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 417. A hangszedő – tizenharmadik szüret. Az effektív csúcstömeg és a ház
A hangszedő jellemzői közül az egyik az engedékenységhez kapcsolódik, és effektív csúcstömegnek vagy tűhegyre redukált tömegnek hívják.
Van külföldi elnevezése is: effective tipp mass, rövidítve EFM. A hanglemez lejátszáskor a tű, a tűszár és az átalakító részei a parányi tömegükkel a tűszár engedékenységén keresztül segítik a barázda minél pontosabb tapizását. E mozgó tömegpontokat arányosan a tű hegyére képzelve kapjuk meg az effektív csúcstömeg értékét. Úgy is elképzelheted, hogy mintha egyetlen pontba összpontosulna a mozgó tömeg a hangszedő csúcsán, és a tűszárnak meg a generátornak nem lenne tömege, tehetetlensége. Az effektív csúcstömeg számított érték, amit elég nehéz mérni, de nem lehetetlen. Néhány régebbi hangszedő effektív csúcstömegét gyűjtötték össze a kép alatti linken található táblázatban.

https://www.linearaudio.net/effective-tip-mass-record-replay-cartridges
Az IEC vonatkozó ajánlása szerint a maximális effektív csúcstömeg 2 mg lehet. Az egyes elemek tömege önmagában nem tévesztendő össze az effektív csúcstömegben való részarányukkal, mivel egymáshoz viszonyított helyzetük ugyanolyan fontos szerepet játszik. Csökkenthetjük az átalakító forgórészének, az armatúrának a részarányát az effektív csúcstömegben, ha növeljük a tűszár hosszát. Emiatt szokták egyes gyártók reklámozni, hogy milyen hosszú tűszár van a hangszedőben. A hosszabb tűszár tömege nagyobb, mint egy rövidebb tűszáré, így nagyobb a részaránya az effektív csúcstömegben. A tű tömegének részaránya nem változik a tűszár hosszával. E tényezők kölcsönhatását szemlélteti az alábbi ábra; az effektív csúcstömeget az angol ETM-mel jelölve.

Rugózzunk még egy kicsit ezen! Láthatod, hogy a tűszár hosszának növekedésével az armatúra részaránya csökken. A tűszár részaránya viszont megnövekszik, míg a tűé változatlan marad. A tényezők összege egy adott tűszár hosszúságon olyan minimális értéket mutat, amely optimális az adott armatúrához és az adott típusú tűszárhoz is. Ha módosítani akarjuk az effektív csúcstömeget, vagy ha a tűszár hossza nem megfelelő például azért, mert a tűszár anyagából nem lehet olyan hosszú tűszárat készíteni, akkor új optimumot kell találni. Ugyanakkor a hangszedő kimenetén – az átalakító jellegétől függően (pl. mozgómágneses vagy mozgótekercses) – meghatározott minimális feszültségnek kell megjelennie, ami összefügg az armatúra méretével és a tűről az armatúrára átvitt mozgással is. Ezenkívül a tű hosszának illeszkednie kell a tű és a lemezbarázda közötti távolsághoz. Mivel ezek a tényezők ellentétesek az alacsony effektív csúcstömeggel, ha netán hangszedőt akarnál tervezni, az effektív csúcstömeg nagyon alapvető és bosszantó paraméter lenne a számodra, amely meghatározná a tervezés többi részét és a hangszedő más, fontos paramétereit.
Azt, hogy alacsony effektív csúcstömeg kívánatos, a klasszikus fizika egyik alaptörvényével, Newton második törvényével magyarázható.

Ez a reménytelenül összeférhetetlen természetű tudós az erő (F), a tömeg (m) és a gyorsulás (a) között találta meg az összefüggést: F=m*a.
Ismét tapasztalhatod, hogy nem hiába jártál fizika órára, hiszen ott próbálta a fejedbe verni a fizika alapjait szerencsétlen tanügyi harcos. Newton életét persze még nem keserítette meg a lemezjátszó; a hangszedők esetében arról szól ez a törvény, hogy a barázda bármely adott gyorsulásánál a barázda és a tű közötti erő arányos az effektív csúcstömeggel. Természetesen a gyorsulás a barázda teljes hosszán belül nem állandó, és már azt is tudod, hogy egy adott hangszedő effektív csúcstömegénél ez az erő arányos a gyorsulással.
Képzeld el, hogy a tű éppen a barázdamoduláció „alján” van! A barázda adja az erőt a tű mozgatásához, amelyet az effektív csúcstömeg és az adott pont gyorsulása határoz meg. Amikor a tű eléri a modulált barázda „tetejét”, és megpróbál lemenni, a barázdában nincs erő az érintkezés fenntartásához. Ezt kívülről a már többször említett függőleges tűerő biztosítja, amelynek legalább akkorának kell lennie, mint az effektív csúcstömeg által meghatározott erő és a barázda legnagyobb gyorsulása. Ha nincs tűerő, vagy túl kicsi, a tű egy-egy pillanatra elveszíti kapcsolatát a barázdával, elszáguld az érintő irányába, aztán lejjebb tér vissza a barázdába, súlyos sérülést okozva az érintkezési ponton.

Minél nagyobb az effektív csúcstömeg, annál nagyobb az eredő erő is, és a lemezre ható eredő nyomás elég nagy lehet ahhoz, hogy plasztikus deformációt és maradandó károsodást okozzon. Mivel nagy gyorsulás csak viszonylag szapora frekvenciáknál fordul elő, az alacsony effektív csúcstömeg csak a lemezen rögzített frekvenciasáv felső végén fontos. A nagy effektív csúcstömeg okozta kopás a nagy amplitúdójú magas hangoknál koptat igazán, itt a kopás okozta torzítás hallható a leginkább.
A tűerővel, az engedékenységgel és az effektív csúcstömeggel szorosan összefügg a sorozat 409. részében bemutatott követési képesség (trackability). Valójában ez az, ami számodra sokat jelent, az a képesség, hogy mekkora egy adott frekvencián az a maximális barázdakitérés, amelyet a hangszedő a beállított tűerővel még torzítás nélkül követni képes. Ha idáig eljutottál, bosszankodhatsz ugyan, hogy ezen a sok rizsán miért kellett átverekedned magad, de ismét gondolj arra, hogy milyen szomorúan haltál volna meg hülyén.
A hangszedő pucéran nem használható, házba kell költöztetni őt. A hangszedő háza tartja fixen a mechanikai-elektromos átalakítót, a hangszedő generátorát. A generátor legcsekélyebb mértékű elmozdulása is hat a rendszer teljesítményére. A hangszedő háza is képes rezegni; mint minden elemnek, van rezonancia frekvenciája, a formájától függően nem is egy. A hangszedő házát jelentős erőhatások érik, emiatt elengedhetetlen a minél nagyobb rezonancia csillapítás, hiszen a ház rezgése is hallhatóvá válik.
S akkor most érdemes kicsit a mechanikai rezonanciáról is csacsogni, ami a fizika egyik legaljasabb merénylete a lemezjátszó mechanikai alkatrészei ellen. Ha egy egyik végén rögzített rugó másik végére valamekkora tömeget függesztenek fel, akkor a rugó a merevségétől és a tömeg méretétől függően kinyúlik, hogy elérje a rögzített „átlagos” helyzetet. Ha a rögzített vég még kalimpál, tehát rezeg is, akkor a tömeg is mozogni fog, de mozgása a rezgetés frekvenciától függ. Nagyon alacsony frekvencián a vége oszcillál, és a tömeg gyakorlatilag együtt mozog vele; a szabad vég és a tömeg közötti relatív mozgás gyakorlatilag nulla lesz. A frekvencia növekedésével a tömeg mozgásának amplitúdója növekszik, de a tömeg mozgása rövid idővel a másik vég mozgása után következik be. Egy bizonyos frekvencián a tömegtől és a rugó merevségétől függően rezonanciaállapotot érünk el, ilyenkor a tömeg és a rugó ellentétes vége ellenfázisban mozog. Amikor a rugó ellenkező vége lefelé mozog, a tömeg felfelé mozdul, és fordítva. A tömeg és a szabad vég közötti relatív mozgás ezen a frekvencián lesz a legnagyobb.
A frekvencia ismételt növekedésével ez az ellenfázisú mozgás csökken, a tömeg mozgása és a relatív mozgás fokozatosan csökkenni fog. Nagyon nagy frekvencián a tömeg teljesen mozdulatlan lesz, annak ellenére, hogy az ellenkező vége erőteljesebben mozog, mint valaha.

A mechanikai ellenállás az a mennyiség, amelyet az anyag a reá ható igénybevétellel szemben kifejt. Minél kisebb mechanikai ellenállással csatlakozik a ház a generátorhoz és a hangkar papucsához (a hangkar részeiről lesz még szó bőven), a ház annál inkább a hangkar felé továbbítja az energiát. A szándékosan kis mechanikai ellenállású ház nagyon csekély energiát tárol, ezt továbbítva a generátor felé, a hangzás nem nagyon fog változni. Persze tudod, hogy ez „nem nagyon” is lehet nagyon kellemetlen.
A mikrobarázdás hanglemeztechnika korai korszakában a hangszedők háza nagy és nehéz volt.

Fél évszázaddal ezelőtt lettek divatosak a könnyű hangszedők. Napjainkban a legolcsóbbak háza egyszerű műanyag. Ilyen például az Audio-Technica AT-85EP, 15-17 ezer forintért.

A drágábbak háza is készülhet műanyagból, de a menőbbek egy részét fém vagy fémezett házba, olykor aranyozottba pakolják. Az igényes házasok közé tartozik a brit Audio Note IO Gold.

A különböző fák anyagából készült házak legismertebb képviselője a szintén már többször említett Grado.

Nagyon szép fa háza volt a Shure M75 D és M75 MB hangszedőjének is, pontosabban az egyik speciális kiadásnak.

Ez a ház a Közép-Amerikában honos rózsafából, cocoboloból készült (lásd a sorozat 406. részét). A gyalog M75 MB-nek műanyag háza volt.
Az Ortofon diszkós hangszedői messziről felismerhetők a házukról.

A házat úgy kell kialakítani, hogy a hangszedőt könnyen lehessen betenni a hangkar papucsába. Következzék hát a hangkar!