acustica - tubi sonori
Tubi sonori
Frequenze degli armonici nei tubi chiusi

Richiamando quanto detto in relazione alle leggi sulle frequenze degli armonici (onde stazionarie) nelle colonne di gas, per quanto riguarda i tubi sonori chiusi a un'estremità, si hanno le seguente leggi:

1) le frequenze degli armonici superiori sono in relazione con il modo fondamentale ν come la serie dei numeri naturali dispari, cioè ν, 3ν, 5ν, 7ν ecc.

2) la frequenza (ovvero l'altezza) della nota emessa è direttamente proporzionale alla velocità V di propagazione del suono nel gas (generalmente aria).

3) la frequenza è inversamente proporzionale alla lunghezza L del tubo. Quanto detto può essere riassunto in un'unica relazione matematica che lega le grandezze d'interesse in cui si assuma che per k=1 si abbia il modo fondamentale.

ν: frequenza fondamentale della nota
L: lunghezza del tubo
V: velocità del suono nella corrente d'aria
k = 1, 2, 3, 4 ...
ν = (2k-1)---
2L

4) La lunghezza d'onda λ del modo fondamentale e la lunghezza L della canna sono legate dalle seguente relazione λ/4 = L. Questo significa che per produrre con una canna chiusa a un'estremità un suono la cui lunghezza d'onda del primo armonico sia λ, il tubo deve essere lungo λ/4 ovvero un quarto della lunghezza d'onda.

Vogliamo osservare che, essendo la cassa di risonanza di un "corista" a tutti gli effetti un tubo chiuso a una estremità, ne segue che la lunghezza L di tale cassa deve essere paria a ¼ della lunghezza d'onda della nota emessa dal diapason per fare in modo che l'aria al suo interno entri in risonanza amplificando il suono. Se si lavora invece con la frequenza, la cassa di risonanza di un corista per un diapason che emette un suono a 425 Hz risulta essere lunga 20 cm (425 = 340*0,25/L => L = 85/425 = 0,2 metri).

Mettendo a confronto i tubi aperti con quelli chiusi a un'estremità si ricava che, a parità di tutte le altre condizioni, un tubo aperto dà una nota che è in ottava rispetto a quella emessa da un tubo di identica lunghezza L ma chiuso a una estremità.