Diapason
La necessità di uno strumento come campione di frequenza per uso scientifico fu soddisfatta, per la prima volta, mediante il diapason, una verga in acciaio curvata ad U, generalmente di sezione quadrangolare, le cui estremità sono libere di vibrare e al cui centro è ricavata una immanicatura: ciò non poteva essere ottenuto con alcuno altro degli strumenti acustici o musicali noti. Infatti, i problemi principali che si dovevano risolvere per avere una sorgente pulita e stabile di vibrazioni elastiche erano quelli di ottenere un suono puro, praticamente privo cioè di armoniche superiori, e per un tempo lungo del suo funzionamento, condizioni non soddisfatte almeno contemporaneamente da altro strumento.
L'invenzione del diapason, spesso indicato in Italia in passato col termine corista (in francese fourche o fourchette, in inglese tuning fork e in tedesco Stimmgabel), sembra risalire agli inizi del Settecento: secondo J. Hawkins (1719-1789), la forma del diapason attualmente in uso fu inventata nel 1711 da John Shore che suonava per Haendel.
Facendo riferimento all'esperienza galileiana sulle virgolette prodotte dallo scalpello, riportata nei Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze (1638), forse non è troppo ardito attribuire a Galileo l'idea originale sia del primo metodo grafico di registrazione delle vibrazioni sonore, sia del mezzo migliore per generarle mediante un precursore del diapason. Uno scalpello, impugnato con una mano e che vibra poiché raschia una superfice metallica, può essere visto come una verga con un nodo all'incirca in un estremo e libera all'altro: il diapason, in effetti, può essere trattato teoricamente come un caso particolare di verga. La genesi del corista può verosimilmente essere ricondotta all'unione fra le conoscenze sulle verghe metalliche vibranti e la riconosciuta capacità di vibrare e di produrre suono di un oggetto di uso comune, le molle (ad es. per attizzare il fuoco), di forma molto simile e di origine sicuramente più antica.
L'uso generalizzato del diapason come mezzo per produrre un suono di frequenza acustica fissa non seguì immediatamente la sua invenzione, come è possibile constatare scorrendo la letteratura scientifica del Settecento, per esempio le pagine del corso (1751) dell'abate Nollet che evidenziano come il problema della conservazione di una frequenza acustica campione non fosse ancora stato risolto alla metà del secolo. I metodi proposti ed utilizzati per ottenere frequenze fisse per usi scientifici, fin oltre la metà del Settecento, si basavano principalmente sull'utilizzo di strumenti ad aria. D'altronde, è anche certo che Haendel usasse, nel 1751, un diapason campione per le sue esecuzioni musicali. Menzioni dell'uso del corista nei gabinetti di fisica come strumento per la generazione di una frequenza campione appaiono agli inizi dell'Ottocento, periodo nel quale, invece, veniva usato qualitativamente per studi sulla propagazione del suono e sulla risonanza dei corpi. Ancora nei primi anni dell'Ottocento la letteratura scientifica riporta l'uso del diapason solo per l'accordatura degli strumenti musicali, come nel famoso trattato di fisica di Biot (1774-1862).
La larga invariabilità delle caratteristiche acustiche del diapason con le variazioni di temperatura e umidità, la sua robustezza e facilità di trasporto, la purezza del suono emesso anche quando sia accoppiato con una cassa od un tubo risonanti allo scopo di rinforzarlo, furono le peculiarità che portarono ad identificarlo come strumento campione di frequenza.
Quali ipotesi possono essere prospettate per giustificare il ritardo fra l'invenzione del diapason e la sua utilizzazione come strumento scientifico? E' verosimile che l'uso del corista sia stato introdotto nei gabinetti scientifici quando si fu in grado di determinarne le caratteristiche acustiche applicando leggi teoriche e metodi sperimentali capaci di prevederne ed analizzarne il modo di vibrare. La misura della frequenza emessa poteva essere eseguita tramite risonanza con la corda di un sonometro assoluto, metodo che purtroppo non garantiva una grande precisione. Solo nell'Ottocento inoltrato si ebbero anche diapason accordabili mediante masse fissabili in posizioni diverse sui rebbi.
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| Diapason accordabile |
Lo studio teorico dei modi vibratori del diapason, affrontato fra gli altri da Euler, M. Young e Chladni, portò al susseguirsi di modelli sempre più accurati. Chladni nel 1787 pubblicò in una memoria sulle vibrazioni delle verghe, sia rettilinee, sia curve (come, appunto, considerava il diapason) e sui suoni da essi ottenibili: fu effettivamente Chladni a determinare per primo il numero delle vibrazioni di un diapason come caso particolare di una verga rettilinea, con due nodi non agli estremi, che venga piegata nel centro. Nel suo trattato sull'acustica del 1802 è presente una parte dedicata alle vibrazioni del diapason e ai metodi per la loro visualizzazione.
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| Vibrazione delle verghe | La deduzione di Chladni |
Poco dopo la metà del XIX secolo, fu tale la fiducia in questo strumento che si giunse anche ad ipotizzarne l'uso per la valutazione della temperatura, sfruttando la dipendenza della frequenza di vibrazione da questa grandezza fisica. Il diapason si affermò non solo quale generatore di frequenze acustiche campione, ma anche come oscillatore, come testimonia l'invenzione dell'orologio a diapason comparatore da parte di R. Koenig: fu abbandonato completamente solo intorno agli anni cinquanta del Novecento con la diffusione dei circuiti elettronici a valvole termoioniche.
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| Orologio a diapason comparatore |
(Daniele Rebuzzi)
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