Diapason

a cura di Marcella Apicella

Travi interne della Cupola del Campidoglio Washington D.C.

G. Cardano, medico, matematico e astrologo a Pavia, in Italia, nel 1550 descrisse come il suono può essere percepito attraverso il cranio. Alcuni anni dopo H. Capivacci, anch’egli medico di Padova, si rese conto che questo fenomeno poteva essere utilizzato come strumento diagnostico per distinguere tra disturbi dell’udito localizzati nell’orecchio medio o nel nervo acustico. Il medico tedesco GC Schelhammer nel 1684 fu il primo ad utilizzare una comune forchetta da posata sviluppando ulteriormente gli esperimenti iniziati da Cardano e Capivacci. 

 

Qui viene presentata per la prima volta un’immagine del diapason di Händel, antico diapason elettrico esistente 1885

L’invenzione del diapason: 

Vibrazioni meccaniche

Quando si colpisce un diapason, vibrerà secondo uno schema di movimento complesso che matematicamente può essere descritto come la sovrapposizione dei cosiddetti modi di risonanza o modi propri. Ciascun modo è associato ad una particolare frequenza propria e la combinazione di tutte le frequenze proprie crea il timbro specifico che rende il suono caratteristico di un diapason. Le frequenze proprie più alte corrispondono a modi di risonanza che verranno smorzati più rapidamente rispetto alla frequenza propria più bassa del cosiddetto modo fondamentale . Solo un secondo circa dopo aver colpito la forcella, la maggior parte dei modi più alti vengono smorzati e tutto ciò che si può sentire è il suono del modo fondamentale come un tono pulito. Questa è l’ altezza del diapason. Le immagini seguenti mostrano le forme modali qualitative di alcuni dei primi modi propri. Le deformazioni sono esagerate per mostrare le forme più chiaramente.

Il modo vibrazionale fondamentale di un diapason a 440 Hz

Una modalità risonante a ~1225 Hz.

Una modalità risonante a ~2175 Hz.

Una modalità risonante a ~2800 Hz.

La modalità fondamentale prevede che i rebbi vibrino avanti e indietro in modo simmetrico ed equilibrato, trasferendo pochissima forza al manico. Questa modalità è debolmente smorzata e mantenuta più a lungo dopo un colpo. Molte delle modalità a risonanza più elevata hanno un movimento di torsione e rotazione che trasferisce molta forza alla maniglia e verrà smorzata rapidamente da una mano che la tiene. Il primo modo più alto bilanciato che, ancora una volta, trasferisce pochissima forza al manico è a 2800 Hz e suonerà insieme al modo fondamentale quando si colpisce il diapason.

Un’analisi spettrale di un diapason nella vita reale rivela infatti che è proprio così:

Le immagini sopra corrispondono ad un diapason vincolato al manico da qualcuno che lo tiene saldamente. Ottieni un insieme di modalità leggermente diverso nel caso di un diapason non vincolato, come se lo appendessi a una corda. Tuttavia, in entrambi i casi, la modalità bilanciata fondamentale è a 440 Hz.

Come nota a margine (gioco di parole), il timbro transitorio di un diapason, compresi i contributi tonali delle modalità di risonanza più alte, è ciò che crea il suono caratteristico di un pianoforte elettrico Rhodes , che è essenzialmente una raccolta di diapason, o denti, di diverse lunghezze.