105. Altezza dei suoni. — Che le note musicali di diversa altezza corrispondano a differenti periodi della vibrazione, e precisamente che i suoni più acuti sian dovuti a vibrazioni più rapide o a periodi minori, può essere dimostrato oltre che con la membrana registratrice, con la sirena di Seebeck (fig. 80) e con quella di Cagniard-Latour.

Con la prima si constata che aumentando la velocità del disco, con che le compressioni nell’aria ambiente si fan più frequenti poichè passa nello stesso tempo avanti al cannello un maggior numero di fori, il suono si fa più acuto; e che a pari velocità, passando da una corona di fori a un’altra, la quale ne contenga un numero diverso, il suono passa bruscamente da un’altezza a un’altra.

Nella sirena di Cagniard-Latour (fig. 86) un disco b, provveduto di una serie circolare di fori e mobile intorno al suo asse geometrico, è disposto sopra una cassa metallica chiusa da un coperchio che ha una serie analoga di fori; le due serie di fori vengono a trovarsi più volte, durante la rotazione del disco, in corrispondenza; e allora l’aria lanciata per mezzo di una soffieria nella cassa si espande nell’ambiente, producendo in questa una compressione. Il getto viene così stabilito a ogni coincidenza dei fori, che ha luogo per esempio 20 volte a ogni giro, se la serie contiene 20 fori.

La rotazione del disco ha luogo automaticamente per un’opportuna inclinazione dei canali onde i fori son costituiti; e le periodiche interruzioni del getto determinano, come nella sirena di Seebeck, un suono ben più forte, la cui altezza è appunto maggiore quando è maggiore la velocità.

Un contagiri, costituito da una vite perpetua che mette in moto una ruota dentata permette di misurare i giri compiuti in un tempo qualsiasi. L’apparecchio si presta perciò alla determinazione del numero di vibrazioni di un suono qualsiasi, ammettendo che due suoni all’unisono corrispondano allo stesso numero di vibrazioni per secondo. Basta perciò regolare la quantità d’aria che viene dalla soffieria, e quindi la velocità del disco, in modo che il suono ottenuto sia all’unisono con quello di cui vuol misurarsi il numero di vibrazioni; poscia misurare il numero di giri che compie il disco in un tempo conosciuto, dividerlo per questo tempo, con che si ha il numero di giri per minuto secondo, e infine moltiplicare per il numero di fori, con che si ottiene il numero di compressioni a secondo prodotte dalla sirena. Esso sarà eguale al numero di vibrazioni complete del suono dato.

Principio di Döppler. — L’altezza apparente del suono emesso da una sorgente la cui distanza dall’osservatore cresce o diminuisce è alquanto diversa da quella propria del suono stesso, quale sarebbe percepita se la sorgente e l’osservatore rimanessero a distanza costante. Supponiamo, per es., che una sorgente in quiete esegua 340 vibrazioni complete al minuto secondo. A un osservatore pure in quiete giungeranno 340 compressioni al secondo, ed esse viaggieranno l’una dopo l’altra a distanza di 1 metro, che è la lunghezza d’onda nell’aria del suono medesimo.

Ma se l’osservatore si avvicina verso la sorgente con la velocità di venti metri al secondo, il suo orecchio raccoglierà in un secondo le 340 compressioni di prima, più le altre venti che erano distribuite lungo il cammino da lui percorso, cioè il suono gli apparirà come se fosse di 360 vibrazioni a secondo, ovvero più acuto.

L’opposto avverrà se l’osservatore si allontana dalla sorgente.

È questo il principio di Döppler, che vale anche se l’osservatore è fermo, e si muove rispetto a lui la sorgente con velocità piccola rispetto a quella del suono1. Noi ne possiamo constatare gli effetti; così quando una bicicletta ci passa molto rapidamente a lato e il ciclista fa suonare in modo continuo il campanello, il suono di questo cambia bruscamente d’altezza, divenendo poco più grave, all’istante in cui la macchina, giunta alla minima distanza da noi, comincia ad allontanarsi.