Risonanza acustica: fenomeno e frequenza

 

E’ sulla risonanza acustica che si basa il funzionamento di molti strumenti musicali, di quasi tutti, in verità. Si tratta di un particolare caso di risonanza meccanica che ha dei risvolti pratici interessanti e gradevoli.

Risonanza acustica: fenomeno

Si verifica nei risuonatori, questo fenomeno, e consiste nell’amplificazione delle onde sonore indotta da un impulso esterno. Questo impulso viene trasmesso all’oggetto che poi risuona attraverso vincoli meccanici, oppure anche attraverso l’aria.

Più la frequenza dello stimolo è simile alla frequenza di risonanza naturale del risuonatore, più l’effetto è rilevabile.

Risonanza acustica: frequenza

Quando si parla di risonanza acustica, o anche di altro tipo, è necessario anche citare le frequenze, molto importanti anche quando si usano ultrasuoni per cani. Ogni sistema fisico ha delle frequenze proprie di oscillazione e rispetto ad esse può entrare in risonanza con una sorgente esterna, oppure no. Immaginiamoci il sistema, schematizzato come un oscillatore armonico come un piccolo sistema di più oscillatori armonici sovrapposti.

Prendiamo ora un risuonatore, esso assorbe l’onda sonora che gli arriva, in un modo che dipende dalle frequenze caratteristiche. Questa energia non viene esaurita ma si accumula, ad ogni impulso che giunge, così l’intensità sonora aumenta sempre di più. Le frequenze caratteristiche di un risuonatore, che regolano poi il fenomeno della risonanza acustica, dipendono primariamente dal tipo e dalla conformazione del risuonatore stesso, quindi da massa, rigidità ed elasticità.

Risonanza acustica: diapason

Se si vuole spiegare la risonanza acustica con una immagine semplice e concreta, si può ricorrere a quella del diapason. Chi suona la chitarra o qualche altro strumento forse lo conosce già bene. E’ uno strumento acustico che genera una nota standard per accordare gli strumenti musicali, si presenta come una sorta di forcella di acciaio, quando la si percuote produce un suono molto puro, privo di frequenze armoniche.

Se proviamo a posizionare la base della forcella su un oggetto che fa da cassa armonica, il suono emesso viene amplificato. E’ ciò che accade quando si appoggia un diapason, a esempio, sulla cassa di risonanza in legno di un violino o di una chitarra.

Anche in questo caso, diamo una occhiata alle frequenze. Quelle a cui un diapason oscilla dipendono dalle proprietà elastiche del materiale utilizzato, ma anche dalla lunghezza e dalla distanza fra i rami della forcella.

Risonanza acustica dei materiali

Al di là del diapason e del materiale di cui è fatto, passando al settore edile, si può parlare di risonanza acustica utilizzata per andare ad indagare le caratteristiche di un edificio o dei materiali con cui è stato costruito. Per un sistema fisico, le frequenze di risonanza sono legate alla sua geometria ma anche alla natura dei materiali, studiandole si possono ottenere utili indicazioni su dinamica, stabilità e resistenza ad oscillazioni e “scosse”.

Risonanza acustica: musica

Torniamo alla musica per concludere in dolcezza. In questo ambito la risonanza acustica ci regala soddisfazioni e delizie come accade anche per la psicoacustica musicale. Gli strumenti musicali sono essenzialmente basati su questo fenomeno e sono composti da tre elementi. Una sorgente sonora, un risuonatore acustico che amplifica il suono emesso della sorgente, vibrando con le sue stesse caratteristiche e poi ci sono gli adattatori di impedenza acustica.

Questi ultimi, non sempre presenti, servono a coadiuvare la trasmissione dell’energia vibrante tra la sorgente sonora ed il risuonatore, tra diverse parti dello strumento e anche tra lo strumento e l’ambiente circostante. Una situazione in cui è bene conoscere come funziona questo particolare tipo di risonanza, è quello di quando si vogliono costruire strumenti musicali con il riciclo. Ci avete mai pensato?

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Pubblicato da Marta Abbà il 27 Marzo 2018