Tubo sonoro a imboccatura a flauto, con un foro e aperto sulla sommità.
Il tubo è privo di ogni segno di riconoscimento e pertanto non è rintracciabile con sicurezza negli inventari d`epoca. Unico indizio è la vaga citazione nell`inventario del 1906 a pag. 234, n° 853, dove si legge: “4 tubi sonori differenti montati su sostegno. Condizione mediocre. ₤ 4”.
Negli inventari successivi resta la vaghezza delle descrizioni, ma i particolari costruttivi ci fanno ritenere che esso sia anteriore al 1906.
Le sue dimensioni sono: lunghezza 75,4 cm; lato esterno della sezione quadrata del tubo 8 cm.
Questi tipi di tubi possono essere aperti o chiusi sulla loro sommità. In essi il suono è prodotto mediante lo stesso principio del flauto dolce: l’aria viene immessa attraverso un’apertura alla base della canna. Salendo, l’aria si infrange contro un ostacolo chiamato anima o labium (da qui il nome di “canne labiali”), posto trasversalmente all’interno della canna stessa e dotato di un’apertura verso l’esterno, detta bocca della canna. L’aria si divide un due parti: una esce dalla bocca; l’altra va lungo la canna mettendola in risonanza e producendo il suono.
Entriamo nei particolari del suo funzionamento: la pressione dell`aria nei ventri è uguale a quella atmosferica, un foro aperto nella canna in un punto di ventre non cambia lo stato della colonna d`aria vibrante, mentre lo modifica in ogni altro punto.
Questo tubo presenta un foro, richiudibile con un turacciolo, a circa 2/3 della sua lunghezza, misurando dall`imboccatura: l`effetto prodotto consiste nell`eventuale variazione del suono reso.
Vogliamo qui descrivere come avviene la creazione del suono facendo riferimento alle figure nelle quali si vedono: lo spaccato della canna e i vortici d`aria.
L`aria immessa attraverso l`imboccatura viene compressa in una piccola zona (a sezione triangolare nel disegno) ed esce attraverso una stretta fenditura, urtando contro la lama (detta in gergo labbro superiore), verso l`esterno. Seguiamo il tragitto dell`aria che è appena uscita e che si trova circondata da altra aria a pressione atmosferica (intanto all`interno del tubo nelle vicinanze l`aria si è rarefatta). Passando attraverso il sottile pertugio, l`aria assume una forma laminare ed aumenta la sua velocità; per il principio di Bernoulli (o effetto Venturi) la velocità alta comporta una diminuzione di pressione nella lamina che viene quindi risucchiata all`interno del tubo determinando un rapido aumento della pressione. Ecco che ad un rarefazione è seguita una compressione che spinge di nuovo la lamina verso l`esterno. Il ciclo si ripete fino a che l`aria viene soffiata dal basso, e la successione di compressioni e rarefazioni genera il suono, la cui frequenza dipende dalla velocità con cui l`aria viene immessa. Essendo il tubo aperto alle due estremità, si forma un ventre su ognuna. L`onda di compressione che si presenta alle uscite viene riflessa e diventa di rarefazione e viceversa; pertanto all`interno si hanno fenomeni di sovrapposizione e, se la vibrazione ha la frequenza di risonanza propria del tubo si creano onde stazionarie.
Se si rinforza la corrente d`aria, il tubo si divide in varie sezioni vibranti (vedi fig. 649) e si passa dal suono fondamentale (a) all`ottava superiore (b) e, forzando ancor di più la corrente d`aria si ottiene il caso c. La lunghezza del tubo seleziona dunque le varie frequenze di risonanza secondo le note regole: fig. a) la frequenza fondamentale si ha quando la lunghezza del tubo è uguale a mezz`onda (la lunghezza d`onda è uguale al rapporto fra la velocità del suono nell`aria e la frequenza); fig. b) il secondo modo di vibrazione si ottiene quando la lunghezza del tubo è uguale alla lunghezza d`onda; fig. c) il terzo modo si ha per L = 3/2 della lunghezza d`onda; il quarto modo (non disegnato) si avrebbe per L = due lunghezze d`onda; ecc. come si vede nella fig. 649. Si noti la sequenza: L = 1/2 ; 2/2 ; 3/2; 4/2 la lunghezza d`onda.
Se invece il tubo fosse chiuso superiormente, si avrebbe: fig. a`) il modo fondamentale, per la lunghezza del tubo uguale ad 1/4 d`onda con il ventre alla base e il nodo sulla sommità chiusa (come per i risonatori dei diapason); fig. b`) il secondo modo, per L = 3/4 della lunghezza d`onda; il terzo modo di vibrare, per L = 5/4 della lunghezza d`onda [non rappresentato nel disegno, N.d.R.]; c`) il quarto modo per L = 7/4 della lunghezza d`onda; come si vede nella fig. 648.
Si noti che col tubo chiuso mancano le armoniche pari: si ha la sequenza: L = 1/4; 3/4; 5/4; 7/4 la lunghezza d`onda.
Una ulteriore riprova si può eseguire prendendo una serie di diapason, accostandoli successivamente all`imboccatura del tubo; si noterà che il tubo entra in risonanza solo per ben determinate frequenze: le stesse dei suoni emessi.
È ovvio che il nostro tubo si può chiudere sulla sommità, questa è la ragione delle due nostre spiegazioni e dovrebbe far riflettere il lettore sulla posizione del foro.
Bibliografia: H. E. White, Scale e strumenti musicali, 1940, un capitolo del libro Fisica Classica e Moderna riportato su AA. VV. The Project Physics Course, Zanichelli, Bologna 1977; da cui è tratta la figura con i vortici d`aria.
G. Castelfranchi, Fisica Sperimentale e Applicata, Vol. I, U. Hoepli, Milano 1941, da cui sono tratte le figg. 648 e 649. Per vedere gli altri tubi sonori e la seconda parte scrivere “sonoro” su Cerca.
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
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