104. Caratteri distintivi delle vibrazioni. — Abbiamo stabilito che il moto vibratorio d’ogni strato d’aria è, a parte il ritardo, la riproduzione fedele del moto della sorgente. Esso può eseguirsi con le più diverse leggi, ma è sempre un moto periodico, cioè un moto tale che dopo un certo tempo costante il mobile ripassa per tutte le posizioni dianzi occupate nello stesso ordine e con la stessa velocità. Un simile moto, rappresentato graficamente coi criteri esposti al § 4, (valutando per esempio lungo l’asse delle ascisse i tempi e lungo l’asse delle ordinate le corrispondenti distanze della particella in. moto dalla sua posizione di riposo), darà luogo a una curva come quella della fig. 84, che potrà avere una forma qualsiasi nel tratto AB, ma si ripeterà identicamente nei tratti successivi BG, CD ecc.

Con le convenzioni fatte la lunghezza AB = BC = CD rappresenta il tempo impiegato dalla particella per compiere una vibrazione completa, e misura perciò il periodo, che è uno dei caratteri che distinguono la vibrazione.

Un altro elemento importante è l’ampiezza della vibrazione, rappresentata dall’escursione massima MN; a questa è proporzionale, finchè resta costante il periodo e la forma della vibrazione, la velocità della particella in qualunque istante, poichè è chiaro che se della curva AB si raddoppiassero tutte le ordinate, il nuovo diagramma si riferirebbe a un altro moto vibratorio in cui in qualunque istante la particella percorrerebbe un cammino doppio di quello percorso nel moto rappresentato da AB. All’ampiezza MN è quindi proporzionale la velocità media della particella in un semiperiodo, e al suo quadrato è proporzionale la forza viva media.

Infine un ultimo carattere distintivo riguarda la forma del tratto AB, che può variare secondo le modalità più diverse. Nel caso di un moto oscillatorio armonico o semplice, qual’è quello del pendolo, la forma del tratto AB è quella detta sinusoidale e rappresentata nella fig. 85. Invece per le vibrazioni comunemente eseguite dai corpi sonori la forma è molto diversa. Essa può essere ottenuta registrando, mediante una punta fissata a una membrana e poggiato su un cilindro affumicato, i moti della membrana medesima quando è colpita dal suono, poichè sappiamo che la forma delle vibrazioni eseguite dai vari strati è eguale a quella propria della sorgente, e può essere raccolta con una membrana convenientemente disposta.

Or se noi rileviamo in questo modo i caratteri distintivi delle vibrazioni dovute a suoni diversi e definiti come sopra, cioè periodo, ampiezza e forma della vibrazione, constateremo subito che ai caratteri oggettivi medesimi corrispondono esattamente tre qualità soggettive o psicologiche della sensazione sonora. Al periodo corrisponde l’altezza del suono, cioè quel carattere per cui noi distinguiamo i suoni acuti dai suoni gravi; all’ampiezza corrisponde l’intensità per cui riconosciamo i suoni deboli dai suoni forti; e infine alle diversità di forma della vibrazione corrisponde ciò che si chiama differenza di timbro o di tempera di due suoni, e che ci fa distinguere, per esempio, una certa nota musicale emessa da una tromba, dalla stessa nota emessa da un violino.