Tuesday, July 5, 2022

Frantumare un bicchiere con un acuto? Difficile, ma si può

di Maria Teresa Orlando

Ella Fitzgerald ruppe un calice con la sua voce durante uno spot pubblicitario che ha fatto storia. E chissà in quanti ci hanno provato, ma riuscirci non è facile. Abbiamo chiesto al fisico Sergio Iarossi e all’ingegnere Fabio Lo Castro, ricercatori della Sezione di acustica e sensoristica dell’Istituto di ingegneria del mare del Cnr, di spiegare in quali condizioni può accadere il fenomeno della risonanza e gli effetti che provoca

Era il 1970 quando l’agenzia Leo Burnett di Chicago trovò l’idea giusta per dare forza alla campagna pubblicitaria delle musicassette Memorex 60, scritturando Ella Fitzgerald come testimonial. Negli spot televisivi la regina del jazz affrontava il finale di “High high the moon” producendo una nota così alta e tenuta da frantumare un calice di cristallo. La Memorex Recording Tape veniva ricordata come la cassetta in grado di riprodurre il suono con tale fedeltà da provocare la stessa rottura del bicchiere, sugellando lo slogan “È live o Memorex?”.

“È vero, l’incredibile voce di Ella era in grado emettere un suono a una potenza tale che un suo acuto, emesso alla frequenza di risonanza di un calice di cristallo, era in grado di frantumarlo”, racconta Sergio Iarossi, fisico della Sezione di acustica e sensoristica dell’Istituto di ingegneria del mare (Inm) del Cnr. “Aggiungerei che non è stata solo la sua capacità di eccitare il calice a consentire la rottura”, replica Fabio Lo Castro, ingegnere del Cnr-Inm. “Per far sì che ciò accada si devono verificare una serie di coincidenze fortuite, per esempio la presenza di crepe e fessure visibili sulla superficie, la forma geometrica adatta. Due calici che sembrano identici a occhio nudo possono avere una resistenza alla rottura radicalmente diversa, consentendo ad alcuni di sopportare livelli sonori molto più elevati”.

Il video della Memorex, ancora disponibile sul web, mostra Ella Fitzgerald che canta, mentre il calice posto in sala di registrazione si frantuma eccitato dall’altoparlante. Due stanze diverse, poichè non si poteva correre il rischio che la cantante fosse colpita dalle schegge. “L’elemento chiave che spiega la rottura ruota intorno al concetto di risonanza, un fenomeno fisico che si verifica quando un ‘sistema oscillante forzato’ viene sottoposto a sollecitazione periodica, di frequenza pari all’oscillazione propria del sistema stesso, che causa una progressiva amplificazione dell’oscillazione”, spiega Iarossi. In pratica, a parità di frequenza il moto si amplifica. “Un esempio è quello del bambino che gioca sull’altalena con un compagno di gioco, che lo spinge nel punto in cui si inverte la direzione del moto dell’altalena: se la spinta è di una certa entità e in sincronismo con il moto il bambino raggiungerà un’altezza maggiore a ogni spinta”, chiarisce Lo Castro. “Quando la forza applicata ha una frequenza prossima a quella propria dell’altalena, quest’ultima tende a oscillare in modo sempre più ampio. Se invece le frequenze della forza esterna applicata sono molto maggiori o molto minori, la spinta ostacola l’oscillazione”.

Calice

Le oscillazioni sono dovute a onde acustiche, che sono vere e proprie onde meccaniche. “Quando il loro effetto viene potenziato dal fenomeno della risonanza possono indurre situazioni distruttive”, sottolinea Iarossi. Nel 1940 il Tacoma Bridge, un ponte lungo 325 metri, all’epoca la struttura sospesa più lunga del mondo dopo il Golden Gate Bridge di San Francisco, è crollato pochi mesi dopo l’inaugurazione per effetto della risonanza innescata dal vento. “Per non parlare del famoso aneddoto del plotone di soldati in marcia con un passo ritmico all’unisono che provoca il crollo di un ponte”, ricorda ancora il ricercatore, episodio che avvenne realmente il 16 aprile del 1850 ad Angers in Francia. Tornando al nostro bicchiere, se siamo in grado di riprodurre un suono a un volume elevato – di solito maggiore di circa 120 decibel – in un ambiente opportunamente attrezzato, disponendo un calice vicino alla sorgente sonora e se la frequenza del suono e della risonanza del bicchiere coincidono il gioco è fatto.

La meccanica delle onde acustiche può essere sfruttata per finalità molto interessanti. Oggi più che mai, il vetro è impiegato nell’isolamento acustico per la sua capacità di schermare il suono. “Per abbattere il rumore esterno si utilizzano elementi che, in base al loro spessore e a come vengono installati e posizionati, possono smorzare le onde sonore e far diminuire la loro energia, ottenendo un efficace potere fonoisolante”, illustra Lo Castro. Il grado di isolamento acustico, che i tecnici misurano tramite l’indice del potere fonoisolante e indicano con Rw, esprime in decibel la capacità di un materiale di attenuare il rumore. Il vetro, essendo massivo, pesante, è di per sé isolante. “Quando viene montato in una finestra, il telaio e le relative guarnizioni di montaggio devono però garantire che non ci siano fessure dove il suono possa passare. Per ottenere un buon isolamento acustico è quindi importante verificare sempre com’è stato montato il vetro sulla struttura che lo sostiene”, sottolinea Lo Castro.

L’acustica è uno dei settori più interdisciplinari della fisica, nonostante sia una disciplina classica, legata a sviluppi scientifici, tecnologici, economici e sociali che richiedono nuove applicazioni e analisi innovative. E oggi è impiegata nello sviluppo di dispositivi acusto-elettronici e acusto-ottici per il trattamento di segnali elettrici e ottici, di trasduttori, sensori e attuatori, nella caratterizzazione di nuovi materiali, nella geo-acustica con la quale si scruta ad esempio il fondo del mare e nel controllo e riduzione del rumore ambientale. [Almanacco della Scienza N.11, 2022]

redazione
redazione
Tiziano Thomas Dossena, Leonardo Campanile, LindaAnn LoSchiavo, and Dominic Campanile

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