Diapason

Il diapason fornisce un’altezza di riferimento grazie a due rebbi metallici che vibrano. Musicisti e studiosi di acustica confrontano questo suono con una voce o uno strumento; una cassa di risonanza lo rende più udibile.

Che cos’è

Il diapason è un risonatore metallico con due rebbi liberi, uniti da una curva che prosegue in un gambo. Dopo un leggero colpo emette un suono che serve da riferimento per accordare uno strumento o confrontare delle vibrazioni. Il musicista ascolta la nota e regola la corda o lo strumento fino a raggiungere la stessa altezza.

Rudolph Koenig, costruttore di strumenti a Parigi, realizzava forcelle montate su casse di risonanza in legno. Lo Smithsonian conserva un insieme di tre forcelle d’acciaio con un piccolo martello, strumenti da laboratorio che data fra il 1870 e il 1900 circa, e descrive le loro casse come in abete rosso. Al Kenyon College, alcune forcelle di Koenig su risonatori hanno casse con la tavola in abete rosso, come la tavola armonica di un violino; il catalogo di Koenig del 1889 offriva la forcella da 128 Hz a 100 franchi. All’Hood Museum of Art di Dartmouth, una cassa di Koenig che porta una forcella di Max Kohl del 1900 circa è in pino.

Come funziona

I rebbi si deformano simmetricamente rispetto alla posizione di riposo.

Il colpo piega leggermente i rebbi; la loro elasticità li richiama verso la posizione iniziale. Il movimento prosegue da una parte e dall’altra: le estremità si avvicinano, si allontanano e ripetono l’oscillazione. Ogni rebbio si flette come una piccola trave incastrata alla base e libera all’estremità. Nel modo normalmente utilizzato, i movimenti sono simmetrici, come due immagini allo specchio.

L’altezza dipende dalla frequenza dell’oscillazione e quindi dalle dimensioni del metallo, dalla sua rigidezza e dalla densità. A parità delle altre caratteristiche geometriche, rebbi più lunghi vibrano più lentamente e danno una nota più grave. Accorciarne le estremità alza il suono. Anche cambiare metallo senza modificare le dimensioni può alterare la frequenza, perché i materiali hanno rigidezza e densità diverse.

Appoggiato a un tavolo, il gambo trasmette la vibrazione a una superficie più ampia.

L’oscillazione muove l’aria e produce un suono la cui intensità varia secondo la direzione di ascolto. Un colpo può eccitare diversi modi di vibrazione; l’urto contro un oggetto duro favorisce in particolare un tintinnio acuto aggiuntivo. Dopo l’attacco, le componenti acute si attenuano e prevale il suono principale. Anche il gambo si muove, ma pochissimo. Appoggiandolo a un tavolo o a una tavola armonica si trasmette la vibrazione a una superficie maggiore. Negli apparecchi di Koenig, la cassa di risonanza sfrutta questo accoppiamento per rinforzare il suono.

Un diapason libero si tiene per il gambo, lasciando i rebbi sgombri perché possano continuare a muoversi. Se risuona contemporaneamente un’altra nota di altezza vicina, si sentono aumenti e diminuzioni periodici d’intensità, chiamati battimenti. Nascono dalla sovrapposizione delle due vibrazioni; il loro ritmo permette di confrontarne le frequenze. Gli studiosi di acustica usarono questo confronto per misurare altri suoni a partire da diapason noti.

Come si fa

Limare la punta dei rebbi li accorcia e alza il suono; il diapason finito accanto fa da riferimento.

Una lavorazione d’officina consiste nel ricavare la forcella da un unico grezzo d’acciaio per asportazione di materiale, come negli esemplari di Koenig descritti dallo Smithsonian. Si lasciano due rebbi paralleli uniti da un fondo arrotondato, con il gambo che ne costituisce il prolungamento. La lavorazione deve mantenere regolari e simmetrici i rebbi, lasciandone libere le estremità. La sagomatura ne stabilisce lunghezza e spessore, da cui dipende il comportamento vibratorio. Durante tutta la messa a punto si conserva l’acciaio scelto, dato che cambiare metallo modifica le proprietà di vibrazione.

Si confronta poi il suono con un riferimento noto e si apportano piccole correzioni, ascoltando di nuovo dopo ciascuna. Accorciare le estremità aumenta la frequenza. Togliere metallo altrove non equivale ad accorciarle: contano anche la rigidezza e la distribuzione della massa. Una cassa di legno può sostenere la forcella, come negli strumenti di Koenig, con un collegamento meccanico che trasmetta la vibrazione.

Fissare saldamente il grezzo, indossare una protezione per gli occhi e usare una lima con manico. Tenere le dita fuori dal percorso dell’utensile ed eliminare le bave prima di maneggiare il pezzo. Le operazioni che scaldano il metallo vanno riservate a un’officina attrezzata; prima di toccarlo, lasciarlo raffreddare. Iniziare le prove sonore delicatamente, lontano dalle orecchie, evitando colpi violenti contro superfici dure. Un esemplare d’officina destinato all’ascolto non deve essere usato per diagnosi mediche né presentato come strumento medico calibrato.

Storia ed evoluzione

Il Whipple Museum di Cambridge e lo Smithsonian attribuiscono a John Shore l’invenzione del diapason nel 1711. Shore era musicista alla corte inglese; la sua forcella rispondeva alla necessità di avere un’altezza di riferimento per accordare gli strumenti. In precedenza si usavano anche canne d’accordatura in legno, sensibili alla temperatura e all’umidità.

Nell’Ottocento, il miglioramento della fabbricazione trasformò il diapason in uno strumento di misura acustica. Johann Scheibler riunì serie di forcelle per confrontare le altezze mediante i battimenti. Rudolph Koenig sviluppò poi ampie raccolte di frequenze e costruì strumenti per gli esperimenti sul suono. Le casse di risonanza conservate allo Smithsonian appartengono a questa pratica di laboratorio.

I diapason contribuirono anche ai tentativi di uniformare l’altezza musicale. Il riferimento dipende dalla convenzione e dallo strumento: le forcelle storiche non danno tutte la stessa nota. Nel Novecento, le tecniche elettroniche ne sostituirono molti impieghi scientifici. L’accordatura musicale e alcuni esami medici continuano a utilizzare la forcella vibrante.