Tubi sonori

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Per poter emettere un suono, il tubo di plastica flessibile, deve essere aperto ad entrambe le estremità,  corrugato e deve ruotare con una certa velocità affinché l’aria vi scorra all’interno (a tal fine si potrebbe evitare di farlo ruotare se si utilizzasse, per esempio, un asciugacapelli).

A causa della rotazione, l’estremo libero del tubo si muove ad una velocità molto maggiore di quella dell’estremo che si tiene in mano. Sull’estremo a velocità maggiore, la pressione risulta inferiore a quella dell’altro estremo: l’aria si muove quindi dalla zona a pressione maggiore a quella a pressione minore, con una velocità che dipende dalla velocità di rotazione del tubo stesso..

A causa dell’accelerazione centripeta, quando si mette in rotazione il tubo, l’aria nel condotto inizia a muoversi e si propaga all’interno del tubo, dall’estremo che si tiene in mano verso l’estremo libero.

Se il tubo fosse liscio o fosse ostruito, non emetterebbe alcun suono.

Al di sopra di una certa velocità emette invece un suono di altezza ben definita che dipende dalla lunghezza del tubo.

All’aumentare della velocità di rotazione il tubo emette suoni più acuti, ma la frequenza della nota emessa non aumenta con continuità con la velocità di rotazione, ma “salta” ad una frequenza superiore quando la velocità di rotazione supera determinati valori critici.

Tutte le frequenze emesse dal tubo corrispondono alle armoniche della frequenza fondamentale secondo la relazione λn=2L/n (dove λ è la lunghezza d’onda del suono che lo attraversa e L è la lunghezza del tubo).
Da notare per la frequenza fondamentale non può essere prodotta con la rotazione del tubo, nemmeno utilizzando l’asciugacapelli.

Approfondimenti

Fisica Onde Musica

Zendri, M. Valdan, L.M. Gratton and S Oss, “Musical intonation of wind instruments and temperature”, in PHYSICS EDUCATION, v. 50 (2015), p. 348-351

Valdan, L.M. Gratton, G Zendri and S Oss, “The speed of sound in singing tubes”, in PHYSICS EDUCATION, v. 49 (2014), p. 268-270

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