Diapason
Un diapazon este un rezonator de sunet care este un diapazon cu două vârfuri. Muchiile, numite dinți, sunt realizate dintr-o bară metalică în formă de U (de obicei din oțel). Această bară de metal se poate mișca liber. Ea rezonează la un anumit ton constant atunci când este pusă în vibrație prin lovirea ei de un obiect. Acesta emite un ton muzical pur după ce așteaptă o clipă pentru a permite ca unele sunete înalte să se stingă. Tonalitatea depinde de lungimea celor două vârfuri. Este utilizat în principal ca etalon de intonație pentru a acorda alte instrumente muzicale și în unele teste de audiție.
Diapason pe cutie de rezonanță, de Max Kohl, Chemnitz, Germania
Descriere
Diapazonul a fost inventat în 1711 de muzicianul britanic John Shore. Acesta era sergentul trompetist al curții, care avea părți muzicale scrise pentru el de compozitorii George Frideric Handel și Henry Purcell.
Forma furcii produce un ton foarte pur. Cea mai mare parte a energiei vibraționale se află la frecvența fundamentală, cu foarte puține supratonuri (armonice). Acest lucru nu este valabil și în cazul altor rezonatoare. Motivul este că frecvența primului supraton este de aproximativ 52 /22 = 25/4 = 6¼ ori mai mare decât frecvența fundamentală (aproximativ 2½ octave deasupra acesteia). Prin comparație, prima supratonă a unei corzi vibrante este cu doar o octavă deasupra fundamentalei. Așadar, atunci când furculița este lovită, o mică parte din energie se duce în modurile de supraton; de asemenea, acestea se sting corespunzător mai repede, lăsând fundamentalul. Este mai ușor să acordați alte instrumente cu acest ton pur, atunci când ascultați pentru a compara cu tonul fiecărui alt instrument.
Un alt motiv pentru utilizarea formei de furcă este că, atunci când vibrează în modul principal, mânerul vibrează în sus și în jos, pe măsură ce vârfurile se îndepărtează și se unesc. Există un nod (punct de lipsă de vibrație) la baza fiecărui vârf. Mișcarea mânerului este mică, permițând ca furculița să fie ținută de mâner fără a amortiza vibrația, dar permite mânerului să transmită vibrația către un rezonator (cum ar fi cutia dreptunghiulară goală folosită adesea), care amplifică sunetul furculiței. Fără rezonator (care poate fi la fel de simplu ca un blat de masă pe care se apasă mânerul), sunetul este foarte slab. Motivul este acela că undele sonore produse de fiecare dinte al furcii sunt defazate la 180° față de celelalte, astfel că la o distanță de furcă acestea interferează și se anulează în mare măsură. Dacă se glisează o foaie care absoarbe sunetul între vârfurile unei furci vibrante, reducând undele care ajung la ureche de la unul dintre vârfuri, volumul auzit va crește de fapt, datorită reducerii acestei anulări.
Diapele de acordaj din comerț sunt în mod normal reglate din fabrică la tonul corect, dar pot fi reglate prin îndepărtarea materialului de pe vârfuri. Dacă se limpezesc capetele vârfurilor, tonul crește, în timp ce dacă se limpezește interiorul bazei vârfurilor se reduce.
Cel mai comun diapazon sună nota La = 440 Hz. Acesta este tonul standard de concert, folosit ca notă de acordaj de unele orchestre. Este tonul celei de-a doua corzi a viorii, al primei corzi a violei și cu o octavă deasupra primei corzi a violoncelului, toate cântate deschis. Diapazonul folosit de orchestre între 1750 și 1820 avea în cea mai mare parte o frecvență de La = 423,5 Hz, deși existau mai multe diapazoane și multe tonuri ușor diferite. Sunt disponibile diapazoane standard pentru toate înălțimile muzicale din cadrul octavei centrale a pianului, precum și pentru alte înălțimi. Printre producătorii cunoscuți de diapazoane se numără Ragg și John Walker, ambii din Sheffield, Anglia.
Diapason de John Walker ștampilat cu nota (E) și frecvența în hertzi (659)
Calcularea frecvenței
Frecvența unui diapazon depinde de dimensiunile sale și de materialul din care este confecționat: []
f = 1 2 π l 2 A E ρ {\displaystyle f={\frac {1}{2\pi l^{2}}}{\sqrt {\frac {AE}{\rho }}}} 
și, dacă vârfurile sunt cilindrice,[] f = R 2 π l 2 π l 2 π E ρ {\displaystyle f={\frac {R}{2\pi l^{2}}}}{\sqrt {\frac {\pi E}{\rho }}}} 
Unde:
- f este frecvența la care vibrează furculița în Hertz.
- A este suprafața secțiunii transversale a dinților (dinți) în metri pătrați.
- l este lungimea în metri a pintenilor.
- E este modulul Young al materialului din care este fabricată furca, în pascali.
- ρ este densitatea materialului din care este fabricată furca, exprimată în kilograme pe metru cub.
- R este raza vârfurilor în metri
Utilizează
În mod tradițional, diapazoanele au fost folosite pentru a acorda instrumentele muzicale, deși acorderele electronice le înlocuiesc în multe aplicații. Diapele de acordaj pot fi acționate electric, prin plasarea unor electromagneți în apropierea vârfurilor care sunt atașate la un circuit oscilator electronic, astfel încât sunetul lor să nu se stingă.
În instrumente muzicale
Au fost realizate o serie de instrumente muzicale cu claviatură care utilizează construcții similare diapazonului, cel mai popular dintre acestea fiind pianul Rhodes, care are ciocănele care lovesc construcții care funcționează pe același principiu ca și diapazonul.
În ceasuri
Accutron, un ceas electromecanic dezvoltat de Max Hetzel și fabricat de Bulova începând cu 1960, folosea un diapazon de oțel de 360 de hertzi alimentat de o baterie ca element de cronometrare. Diapazonul i-a permis să atingă o precizie mai mare decât ceasurile convenționale cu roată de echilibrare. Sunetul de zumzet al diapazonului putea fi auzit atunci când ceasul era ținut la ureche.
Utilizări medicale
Diapazonul, de obicei C-512, este folosit de medici pentru a verifica auzul unui pacient. Cele mai joase (de obicei C-128) sunt, de asemenea, folosite pentru a verifica simțul vibrațiilor ca parte a examinării sistemului nervos periferic.
De asemenea, diapazoanele sunt utilizate în medicina alternativă, cum ar fi sonopunctura și terapia de polaritate.
Diapazonul medical 128 Hz
Calibrarea tunului radar
Un pistol radar, utilizat pentru a măsura viteza mașinilor sau a mingilor în sport, este de obicei calibrat cu diapazoane. În loc de frecvență, aceste furci sunt etichetate cu viteza de calibrare și banda radar (de exemplu, banda X sau banda K) pentru care sunt calibrate.
În giroscoape
Furcile de acordaj de tip dublu și de tip H sunt utilizate pentru giroscoapele cu structură vibrantă de nivel tactic, cum ar fi QuapasonTM și diferite tipuri de MEMS.
