112. Tubi sonori. — Come abbiamo veduto una colonna d’aria, chiusa a un estremo, è capace di rinforzare la serie degli armonici dispari di un certo suono fondamentale, la cui lunghezza di onda è quadrupla di quella della colonna.

Si vedrebbe similmente che una colonna d’aria libera di vibrare alle sue estremità, come quella di un tubo aperto ai due estremi, risuonerà per tutti i suoni che consentono la formazione di due ventri agli estremi, e quindi avrà per fondamentale, come una corda, il suono la cui lunghezza d’onda è doppia della lunghezza del tubo.

Questo suono, a pari lunghezza di tubo, è perciò l’ottava alta di quello che spetta alla canna chiusa a un estremo; quanto agli altri che la canna aperta può rinforzare, essi costituiscono, come per le corde, l’intera serie armonica del fondamentale.

Se adunque in presenza della canna, aperta o chiusa, si produce un rumore continuo, cioè un miscuglio di moltissimi suoni tra cui si trovino quelli che la canna potrà rinforzare, essi, ed essi soltanto, saranno vivamente rinforzati, e più di tutti il fondamentale. La canna emetterà un suono, accompagnato dalla serie dei suoni armonici, più o meno sensibili, e l’insieme avrà per altezza quella del fondamentale. È così che funzionano, per esempio, le canne d’organo, il flauto ecc.

In questi strumenti una lamina d’aria, lanciata da un mantice o dalle labbra, si infrange contro un orlo tagliente, producendo un miscuglio di suoni svariati debolissimi, che l’orecchio percepirebbe come un rumore. Una canna aperta, connessa con l’orlo tagliente, rinforza i suoni che le sono propri.

Nel flauto una serie di buchi opportunamente disposti, e che possono aprirsi o chiudersi con le dita o con le chiavette, permettono di variare la lunghezza della colonna d’aria risonante, e quindi l’altezza del suono prodotto.

Si può inoltre, regolando la intensità del soffio, ottenere che la canna non rinforzi il fondamentale, ma il secondo armonico, o il terzo e così via; cosicchè diversi suoni possono essere ottenuti con la stessa lunghezza della colonna d’aria. Questo avviene più facilmente nelle canne sottili, e poichè allora la canna si divide in più fusi, e contiene perciò diversi nodi e ventri di vibrazione, il suono non è alterato aprendo un buco che corrisponda a un ventre.

Si noti infatti che al di qua e al di là di un nodo (§ 109) la fase del moto vibratorio è opposta, e perciò gli strati si muovono in senso inverso, avvicinandosi o allontanandosi insieme dallo strato nodale. Avremo così delle compressioni e delle rarefazioni stazionarie, e la pressione varierà periodicamente intorno al nodo, resterà costante intorno a un ventre, ove gli strati si muovono con la stessa fase. L’apertura della canna in un ventre di vibrazione non apporterà perciò nessuna perturbazione, poichè ivi l’aria ha costantemente la pressione atmosferica.

Su principi alquanto più complicati si fonda il funzionamento degli strumenti ad ancia, nei quali una laminetta, disposta avanti una fessura, apre e chiude periodicamente, con le sue vibrazioni elastiche, la fessura medesima, determinando, come nella sirena, dei getti d’aria periodicamente interrotti.