Diapason

Descrizione

Il diapason fu inventato nel 1711 dal musicista britannico John Shore. Era il sergente trombettiere di corte, che aveva parti musicali scritte per lui dai compositori George Frideric Handel e Henry Purcell.

La forma della forchetta produce un tono molto puro. La maggior parte dell'energia vibrazionale è alla frequenza fondamentale, con pochissimi sovratoni (armoniche). Questo non è il caso di altri risonatori. La ragione di questo è che la frequenza del primo armonico è circa ^52/22 = 25/4 = 6¼ volte la fondamentale (circa 2 ottave e mezza sopra di essa). In confronto, il primo armonico di una corda vibrante è solo un'ottava sopra la fondamentale. Così, quando la forchetta viene colpita, poca dell'energia va nei modi overtone; essi si spengono anche corrispondentemente più velocemente, lasciando la fondamentale. È più facile accordare altri strumenti con questo tono puro, quando si ascolta per confrontare con il tono di ogni altro strumento.

Un'altra ragione per usare la forma a forcella è che, quando vibra nel suo modo principale, il manico vibra su e giù mentre i rebbi si allontanano e si uniscono. C'è un nodo (punto di non vibrazione) alla base di ogni dente. Il movimento del manico è piccolo, permettendo alla forchetta di essere tenuta dal manico senza smorzare la vibrazione, ma permette al manico di trasmettere la vibrazione ad un risonatore (come la scatola rettangolare cava spesso usata), che amplifica il suono della forchetta. Senza il risuonatore (che può essere semplice come un piano d'appoggio su cui viene premuto il manico), il suono è molto debole. La ragione di ciò è che le onde sonore prodotte da ogni rebbi della forchetta sono 180° fuori fase con l'altro, così a distanza dalla forchetta interferiscono e si annullano a vicenda. Se un foglio fonoassorbente viene infilato tra i rebbi di una forchetta vibrante, riducendo le onde che raggiungono l'orecchio da un rebbio, il volume udito aumenterà effettivamente, a causa della riduzione di questa cancellazione.

I diapason commerciali sono normalmente accordati al passo corretto in fabbrica, ma possono essere riaccordati limando il materiale dai rebbi. Limando le estremità dei rebbi si alza il tono, mentre limando l'interno della base dei rebbi lo si abbassa.

Il diapason più comune suona la nota A = 440 Hz. Questa è la tonalità standard da concerto, usata come nota di accordo da alcune orchestre. È l'altezza della seconda corda del violino, la prima corda della viola, e un'ottava sopra la prima corda del violoncello, tutte suonate aperte. I diapason usati dalle orchestre tra il 1750 e il 1820 avevano per lo più una frequenza di A = 423,5 Hz, anche se c'erano molti diapason e molte altezze leggermente diverse. I diapason standard sono disponibili per tutte le altezze musicali all'interno dell'ottava centrale del pianoforte, e altre altezze. Famosi produttori di diapason includono Ragg e John Walker, entrambi di Sheffield, Inghilterra.

Diapason di John Walker timbrato con nota (E) e frequenza in hertz (659)

Calcolo della frequenza

La frequenza di un diapason dipende dalle sue dimensioni e dal materiale di cui è fatto:^[]

f = 1 2 π l 2 A E ρ {displaystyle f={frac {1}{2\pi l^{2}}}{sqrt {\frac {AE}{\rho }}}} e, se i rebbi sono cilindrici,^[] f = R 2 π l 2 π E ρ {displaystyle f={frac {R}{2\pi l^{2}}}{sqrt {\frac {\pi E}{\rho }}}}

Dove:

• f è la frequenza a cui vibra la forchetta in Hertz.
• A è la sezione trasversale dei rebbi in metri quadrati.
• l è la lunghezza dei rebbi in metri.
• E è il modulo di Young del materiale di cui è fatta la forcella in pascal.
• ρ è la densità del materiale di cui è fatta la forcella in chilogrammi per metro cubo.
• R è il raggio dei rebbi in metri

Usa

I diapason sono stati tradizionalmente utilizzati per accordare gli strumenti musicali, anche se gli accordatori elettronici li stanno sostituendo in molte applicazioni. I diapason possono essere pilotati elettricamente, mettendo degli elettromagneti vicino ai rebbi che sono attaccati ad un circuito oscillatore elettronico, in modo che il loro suono non si spenga.

In strumenti musicali

Un certo numero di strumenti musicali a tastiera che utilizzano costruzioni simili ai diapason sono stati fatti, il più popolare dei quali è il pianoforte Rhodes, che ha martelli che colpiscono costruzioni che lavorano sullo stesso principio dei diapason.

In orologi

L'Accutron, un orologio elettromeccanico sviluppato da Max Hetzel e prodotto da Bulova a partire dal 1960, utilizzava un diapason in acciaio a 360-hertz alimentato da una batteria come elemento di misurazione del tempo. Il diapason gli permetteva di raggiungere una maggiore precisione rispetto agli orologi a bilanciere convenzionali. Il suono ronzante del diapason poteva essere sentito quando l'orologio veniva tenuto all'orecchio.

Usi medici

I diapason, di solito C-512, sono usati dai medici per controllare l'udito di un paziente. Quelli di tono più basso (di solito C-128) sono usati anche per controllare il senso delle vibrazioni come parte dell'esame del sistema nervoso periferico.

I diapason sono usati anche nella medicina alternativa, come la sonopuntura e la terapia della polarità.

Diapason medico 128 Hz

Taratura della pistola radar

Una pistola radar, usata per misurare la velocità delle auto o delle palle negli sport, è di solito calibrata con diapason. Invece della frequenza, questi diapason sono etichettati con la velocità di calibrazione e la banda radar (ad esempio X-Band o K-Band) per cui sono calibrati.

Nei giroscopi

I diapason doppi e di tipo H sono utilizzati per i giroscopi a struttura vibrante di tipo tattico, come QuapasonTM e diversi tipi di MEMS.

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