La fisica della musica

Fisica e musica sono inestricabilmente collegati. Tutto comincia ovviamente dalla  fisica del suono.  Il  suono nasce da vibrazioni rapide e dinamiche di un tamburo, di una corda  di violino,  di un diapason etc.

Prendiamo un diapason ed il suo moto ritmico avanti ed indietro, prima comprime l’aria ad esso adiacente e quando va nella direzione opposta la decomprime. Questo movimento crea nell’aria un’onda di pressione che noi definiamo onda sonora.

Quest’onda raggiunge molto velocemente le nostre  orecchie, alla cosiddetta velocità  del suono,  ovvero 340 metri al secondo. Questa velocità è  quella a cui si muove il suono nell’aria a temperatura ambiente. Essa  può cambiare a secondo del mezzo in cui il suono  si propaga, ad esempio nell’acqua il  suono viaggia ad una velocità quattro volte superiore.

La velocità  del  suono   è infinitamente più bassa di quella  della luce (e di tutta la radiazione elettromagnetica) che raggiunge i 300.000 chilometri al secondo. Anche la luce visibile però nell’acqua subisce una riduzione della sua  velocità di circa un terzo.

Ma torniamo alla nostra onda sonora, magari provocata da un diapason, quando essa raggiunge le nostre orecchie tira e spinge i timpani con lo stesso ritmo delle oscillazioni del diapason.  Attraverso un meccanismo piuttosto complicato i timpani fanno vibrare tre  ossicini dell’orecchio medio chiamati martello, incudine e staffa.  Questi ossicini a loro volta producono delle onde  nei fluidi  interni delle orecchie che a loro volta si traducono  in impulsi nervosi elettrici che consentono al nostro cervello di interpretare i suoni.

Le onde sonore, come per la verità tutti i tipi di onda, hanno tre caratteristiche principali: la frequenza, la lunghezza d’onda  e l’ampiezza.  La frequenza è il numero delle onde che passano in un certo punto in un determinato momento. La lunghezza d’onda è invece la distanza tra due creste d’onda successive (o due valli ). Tanto è più alta la frequenza tanto  è più corta la lunghezza d’onda. L’ampiezza determina invece l’intensità di un suono, maggiore  è l’ampiezza tanto più forte sarà il  suono.

L’intensità del suono si misura in decibel, l’unità di misura logaritmica del rapporto fra due grandezze omogenee.  Il tono ovvero quanto quel suono si trova in alto  o in basso nella scala musicale è determinato dalla frequenza d’onda.

L’orecchio  umano  è in grado di percepire  una frequenza d’onda  incredibile che può oscillare tra  i 20 ed i 20.000 hertz, capacità  che  decresce con il passare dell’età.

E grazie a questi principi  di base che siamo  in grado di apprezzare un notturno  di Chopin o un brano dei Beatles.