Melodie in cucina :: ProDiGus

Tazze, bicchieri e bottiglie per divertirsi a studiare il comportamento del suono e fare musica anche con gli strumenti in cucina

Effetto Cioccolata

Sicuramente tra le mensole della vostra cucina possederete una tazza di forma alta e cilindrica, di quelle spesso utilizzate per servire il tè o la cioccolata calda anche nei bar. Vi sarà sufficiente a compiere un piccolo ma interessante esperimento: riempite la tazza d’acqua calda, e con un cucchiaino di metallo date dei colpetti sulla zona del fondo e sulla superficie interna della tazza non coperta dal liquido. Ora sarete pronti a porre attenzione alla frequenza dei suoni che si producono con quest’azione.

In seguito, aggiungete un comune preparato per cioccolata calda in polvere nell’acqua, per poi ripetere nuovamente la prova del cucchiaino. Noterete che la frequenza dei suoni emessi sarà minore, ma anche che in pochi minuti tornerà la stessa di prima. Ma perché accade ciò?

I colpetti conferiti sulla tazza con il cucchiaino fanno oscillare le sue pareti ad una certa frequenza, e si creano come conseguenza onde “stazionarie” nella colonna d’acqua; di queste onde, quelle che hanno una lunghezza d’onda tale che un numero dispari di mezze lunghezze d’onda entri nella colonna d’acqua dal fondo chiuso alla superficie aperta, danno luogo alla cosiddetta risonanza. L’effetto è un rinforzo del suono che è udibile; la frequenza corrispondente a questo effetto è la frequenza di risonanza.

La frequenza di risonanza dipende dall’altezza della colonna d’acqua e dalla velocità di propagazione del suono all’interno della stessa, che è pari all’incirca a 1470 metri al secondo. Ma la velocità del suono in un mezzo materiale dipende anche dalla sua densità e compressibilità: a maggiore densità corrisponde una velocità maggiore, mentre ad una maggiore compressibilità corrisponde una velocità minore.

Aggiungendo una polvere nell’acqua, sui granelli di polvere si formano bolle d’aria; queste bolle hanno un piccolo volume, e quindi non fanno variare la densità, ma aumentano la compressibilità e quindi fanno diminuire la velocità del suono. Diminuendo la velocità del suono, diminuisce anche la sua frequenza di risonanza, e questo è il motivo per cui la frequenza del suono udito si abbassa.

Siccome però le bolle risalgono in superficie e scoppiano, diminuisce il loro numero e la frequenza del suono torna ad aumentare raggiungendo il valore che aveva prima che si aggiungesse la polvere all’acqua . Lo stesso effetto si può ottenere mescolando del sale alla birra; in questo caso però il cambiamento di frequenza è meno udibile a causa della presenza della schiuma.

Bicchieri canterini

Siamo sinceri: a tutti noi almeno una volta nella vita, seduti al tavolo di un ristorante con un bel bicchiere di vino di fronte, sarà venuta voglia di provare a farlo suonare strofinando il suo bordo con un dito appena inumidito! Un’impresa che non si potrebbe definire facilissima ma neanche difficile, e lo dimostrano i tanti musicisti, anche di strada, che riescono a riprodurre vere e proprie melodie facendo scivolare abilmente le loro dita sui bordi di una serie di bicchieri riempiti di liquido a diversi livelli.

Quando facciamo scorrere un dito sul bordo di un bicchiere, l’oscillazione di quest’ultimo segue il movimento del dito e il suono è perciò intermittente, e va e viene con una frequenza di qualche hertz. La frequenza del suono udito dipende dallo spessore del bordo del bicchiere e dal raggio dell’imboccatura; bordo spesso e raggio piccolo generano una maggiore frequenza. L’aggiunta di liquido al bicchiere riduce la frequenza di risonanza, perché la massa liquida riduce la velocità con cui la parete del bicchiere vibra.

Benjamin Franklin, famoso scienziato e politico statunitense, inventò l’armonica a bicchieri. Essa consiste in calotte di vetro montate in ordine di diametro decrescente su un’asta orizzontale, fatta girare attraverso un motore elettrico o un pedale: il musicista suonava questo strumento premendo con le dita inumidite i bordi delle calotte mentre queste ruotavano.

Risonanza nelle bottiglie

Anche soffiando di taglio sul bordo di una bottiglia è possibile produrre un suono, e se si adoperano alcune bottiglie riempite di liquido a diverso livello si può ottenere una melodia.

Come nelle canne d’organo che hanno lunghezza diversa, nelle bottiglie l’aria in movimento crea variazioni nella pressione, e le oscillazioni dell’aria stessa all’interno della bottiglia, raggiunta la condizione di risonanza, si rinforzano l’una con l’altra producendo un’onda sonora intensa che si riversa all’esterno e può essere udita. Se si riduce il volume d’aria contenuto nella bottiglia riempiendola di liquido fino a un certo livello, aumenta la frequenza delle oscillazioni e il suono udito è perciò più acuto.

Ma inseriamo un tubo di piccolo diametro - magari in vetro - in una bottiglia contenente acqua, e mentre soffiamo di taglio sul bordo del tubicino, estraiamolo lentamente: la colonna d’aria interna al tubicino vibrerà al suo interno a diverse frequenze di risonanza, e il nostro “flauto artigianale” produrrà suoni di frequenza diversa.

Photo made in AI

Scritto da Elena Stante

Laureata in Matematica nel 1981 presso l’Università degli Studi di Bari, dal 1987 insegna Matematica e Fisica presso il Liceo Ginnasio Aristosseno di Taranto .

Ha partecipato ai progetti ESPB, LabTec, IMoFi con il CIRD di Udine e a vari concorsi nazionali e collabora, con la nomina di Vice Direttore, alla rivista online Euclide, giornale di matematica per i giovani.