Risonatori di Helmholtz

Strumenti per l'analisi del suono nelle sue componenti armoniche

Numero di inventario: 105

Costruttore: Rudolph Koenig à Paris

Data di acquisto: 1867

Dimensioni: d₁ = 4 cm, h₁ = 6 cm; d₂ = 10 cm, h₂ = 12 cm; d₃ = 13 cm, h₃ = 15 cm; d₄ = 17 cm, h₄ = 20 cm; d₅ = 23 cm, h₅ = 26 cm

Materiali e componenti: ottone laccato

Prezzo: Serie di 19 risonatori ... Lire 150

Descrizione e caratteristiche fisiche

I risonatori di Helmholtz, dal nome dello scienziato Hermann Von Helmholtz (1821 - 1894) che li realizzò per la prima volta, sono delle cavità in metallo o vetro sviluppati per l’analisi del suono nelle sue componenti armoniche. L'aria all'interno della sfera si comporta come un corpo elastico e a causa del suono entrante inizia a vibrare. L'aria presente nel "collo" del risonatore invece si muove avanti e indietro. Pertanto, questo sistema è equivalente a un oscillatore armonico massa-molla. La descrizione matematica del sistema così costituito consente di ottenere la frequenza di oscillazione, f, del risonatore in funzione dei parametri fisici

dove v è la velocità del suono, V è il volume della cavità, S è la superficie ed L è la lunghezza del collo.

Ogni risonatore ha quindi una determinata frequenza di risonanza. A una cavità più piccola corrisponde un suono più acuto, a una cavità più grande corrisponde un suono più grave.

Notizie storiche e uso dello strumento

Il risonatore originale costruito da Helmholtz consisteva in una sfera cava di vetro ai cui poli si trovavano due aperture di larghezza differente: la più larga (indicata con a in figura) faceva entrare il suono nella cavità mentre la più stretta e allungata (indicata con b in figura) veniva all’orecchio dello sperimentatore. Spinto dalla sua passione per la musica, Helmholtz rielaborò la legge di Fourier in ambito acustico e inoltre riuscì a dimostrare che il timbro di un suono complesso, come quello della voce umana, dipende dalle sue componenti armoniche. Proprio in tale contesto, egli si servì dei risonatori. Gli strumenti della Collezione furono acquistati da Pietro Blaserna intorno al 1865. Nel Registro Blaserna si legge: Serie di 19 risonatori ... 150

Curiosità

Il principio di funzionamento dei risonatori di Helmholtz è lo stesso di quello delle casse di risonanza degli strumenti musicali a corda (chitarra, violino, ecc), le quali rinforzano i suoni in un ben determinato intervallo di frequenze. Il fenomeno della risonanza è presente anche nei moderni subwoofer degli impianti Hi-Fi, in cui i suoni a frequenze più basse, o semplicemente "bassi", vengono notevolmente accentuati. Senza questo effetto, questi sarebbero troppo flebili per poter sovrastare i suoni alle più alte frequenze. La dimensione della cassa in legno (o altro materiale) risulta di conseguenza determinante per poter sfruttare tale fenomeno fisico.

Interventi

Rimozione della polvere con un panno morbido. Pulitura delle superfici con etere di petrolio.

Bibliografia & sitografia

P. Blaserna, La teoria del suono nei suoi rapporti colla musica, Fratelli Dumolard, Milano 1875
J. Jamin, Piccolo Trattato di Fisica, Libreria Scientifica e Industriale Pellerano, Napoli 1880
E. Perucca, Fisica Generale e Sperimentale, UTET vol. I, Torino 1932,

V. Sagone, Pietro Blaserna e la Collezione degli Strumenti dell'Istituto di Fisica dell'Università di Palermo, Tesi di Laurea in Fisica, Università di Palermo, 17 luglio 2002
Fisica, Onde Musica: fisicaondemusica.unimore.it/Risuonatori_di_Helmholtz.html
YouTube: Helmholtz Resonator

A cura di Aurelio Agliolo Gallitto con la collaborazione di Fulvia Bartolone. Ultima revisione 08.05.2021
2012 © Collezione Storica degli Strumenti di Fisica, Università di Palermo

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