La Fisica del Clarinetto

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1 La Fisica del Clarinett Applicazine delle leggi fisiche alla prduzine del sun Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 1

2 IL CLARINETTO Origini e Principi essenziali Famiglia dei legni Ancia semplice battente Dall antic memet egizian e auls grec Si evlve nell chalumeau francese Fin agli attuali Clarinetti Sistema Müller a tredici chiavi Il sistema Böhm a diciassette chiavi, Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 2

3 Materiali e Cmpnenti Materiali materiali plastici cme l ABS (acrilnitrile-butadienestirene (C 8 H 8 C 4 H 6 C 3 H 3 N) n ) metall e cristall Eban Cmpnenti il bcchin il bariltt il crp superire e il crp inferire la campana Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 3

4 Specifiche e Tiplgie Strument traspsitre Tiplgie Clarinett piccl in Mi b, quartin Clarinett spran in D Clarinett spran in Si b, il più diffus Clarinett spran in La Clarinett cntralt in Fa, crn di bassett Clarinett cntralt in Mi b Clarinett bass in Si b Clarinetti cntrabbass in Mi b e Si b Estensine dal Mi 2 fin al D 6, suddivisa in tre registri: grave, dell chalumeau medi, del clarinett acut, altissim Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 4

5 La Fnte Invisibile Sun, Vita Aria Impalpabile, invisibile, indispensabile e prezisa, l aria rappresenta il punt di partenza e il supprt ideale nella prduzine del sun. Respirazine diaframmatic-tracica Respirazine circlare musica mderna e Jazz Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 5

6 I muscli respiratri Il diaframma fa espandere ed innalzare le ultime sei cstle facend aumentare il diametr della gabbia tracica I muscli espiratri intercstali I muscli espiratri addminali Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 6

7 Altri fattri influenti Inizialmente il sun parte dall intern del crp. Parte dai plmni, da tutt l apparat respiratri Pi arriva all estremità delle labbra; quindi c è un cntatt veramente mlt strett; l strument è veramente il prlungament del crp. [F. Delalande] Le crde vcali Cavità buccale Epiglttite Palat mlle Lingua Muscli delle guance Labbra Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 7

8 Il Sun Qualsiasi sun rumre si realizza in tre fasi: Generazine Trasmissine Ricezine Fenmen dell scillazine mviment ciclic di un crp nell unità di temp Il mt armnic semplice Ampiezza dell scillazine [OB] Fase del mt (α) Perid [T = 2π S ] e frequenza [f = 1 ] a T La curva risultante è detta sinuside Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 8

9 La prpagazine del sun Trasmissine dei suni attravers l aria Cmpressini e rarefazini indtte dalla vibrazine di un crs (ancia) Onda: insieme di cmpressine e di rarefazine Lunghezza d nda: spazi percrs da un scillazine cmpleta Raggi: linea lung la quale avviene la prpagazine Velcità di prpagazine [v] Frequenza [f] Lunghezza d nda [λ ] v = f λ da cui λ = v f La nta musicale è diversa dal rumre La peridicità L altezza Il timbr L intensità snra Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 9

10 La prpagazine del sun L us dei Decibel I suni sn prdtti da una variazine di pressine la pressine atmsferica è pari a 10 5 Pa la sglia di udibilità del sun è pari a Pa (P 0 ) la sglia del dlre prvcat dal sun è pari a 20 Pa Scala lgaritmica e unità di misura in Decibel (db): X = 20 lg 10 (P/ P 0 ) P è la pressine di vibrazine snra di un cert segnale snr se P = P 0 (sglia di udibilità), X risulta pari a 0 db se P = 20 Pa (sglia del dlre, X risulta pari a 120 db Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 10

11 La prpagazine del sun Elasticità ed scillazine dei crpi I parametri fndamentali che influenzan i mdi prpri di scillazine sn: le caratteristiche gemetriche e di frma le caratteristiche fisiche dei materiali di cui sn fggiati la massa prpria I vincli del crp Sistema massa-mlla sttpst ad scillazini libere Mviment della massa x(t) = Acs(2πft) La frequenza, in funzine della rigidezza della mlla (k) f = 1 2π k m Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 11

12 L rigine dell nda snra Le vibrazini nei tubi I mdi di vibrazine λ = 4 n L f = V 4L Il cntribut dell ancia taglia l affluss d aria in una serie di sbuffi Svrapressine e depressine L impedenza acustica Grande per le frequenze dispari Nulla per le frequenza pari Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 12

13 L rigine dell nda snra Le ddicesime Il fr del prtavce Riflessine tripla (anziché dppia) Temp nda snra dall ancia al prim fr t = 4 L V e la frequenza f = V 4L La frequenza del sun Pnend V = 343,8 m/s (a una temperatura di 20 C) La frequenza del sun cn il prim fr apert L = 20,5 cm = 0,205 m f = 343,8 m/s 4 0,205 m = 419,3 Hz La frequenza del sun cn l ultim fr apert L = 66,5 cm = 0,665 m 343,8 m/s f = = 129,2 Hz 4 0,665 m Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 13

14 Analisi dei cmpnenti del clarinett L ancia I materiali La canna cmune, Arund dnax French Filed Cut in Eurpa American Unfiled Cut in America Il numer di fibre nel materiale Le tecniche prduttive Ric plasticver Fibracell Légère Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 14

15 Analisi dei cmpnenti del clarinett L ancia La frequenza delle vibrazini Analisi ad elementi finiti (FEM Finite Elements Analysis) Prim md: frequenza di 772 Hz Md 2: frequenza di 2464 Hz Md 3: frequenza (4443 Hz) di disturb Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 15

16 Analisi dei cmpnenti del clarinett Il bcchin Ebanite, eban, cristall, quarz, metall Diverse aperture e lunghezze della finestra di appggi dell ancia Trasmette le scillazini prdtte dall ancia sulla clnna d aria presente nell strument Prim md di vibrare: frequenza mlt elevat di 6125 Hz, esclude la pssibilità di intervenire, a livell di risunatre secndari, nel prcess di frmazine dell nda snra Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 16

17 Analisi dei cmpnenti del clarinett Il bariltt Przine di eban pprtunamente fggiat Cnferisce all strument, nella sua pssibile variazine di lunghezza, la giusta intnazine. Prim md 1: 8225 Hz; md 2: 9888 Hz; md 3: Hz valgn le stesse cnsiderazini fatte per il bcchin Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 17

18 Analisi dei cmpnenti del clarinett Il crp centrale tastiera Divis in due parti, dve si trvan i fri e le chiavi Ha la funzine di sezinare la lunghezza della clnna d aria I tampni che chiudn i fri Feltr ricpert di vesciche animali, pelle sugher La meccanica della tastiera: elementi in lega metallica, alpaca, fggiati chiavi a leva, aperte chiuse a rips mlle ad ag di acciai mlle piatte Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 18

19 Analisi dei cmpnenti del clarinett La campana In eban pprtunamente fggiat Ha funzine di cntrll dell intnazine e di diffusre del sun Prim md 1: 751 Hz cmpres nella gamma dell estensine dell strument. E l unic cmpnente che interviene nella frmazine dei suni e delle lr armniche cme risunatre secndari La sua influenza sarà minima, ma cmunque presente ed efficace Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 19

20 Capricci per clarinett sl in La Heinrich Sutermeister ( ) Andrea Miglirini Lice Scientific A. Mr 20