FISICA DELLA CHITARRA
di Paolo Bernardini

PREMESSA

INTRODUZIONE

CAPITOLO 1°: CENNI DI FISICA E MECCANICA

Dinamica
1. Concetto di massa;
2. Concetto di velocità;
3. L'accelerazione;
4. Principio di inerzia;
5. L'accelerazione di gravità;
6. Il moto armonico;
7. Il moto pendolare;

Statica
1. Le forze;
2. Direzione, verso e intensità delle forze;
3. Momento d'inerzia
4. Il momento flettente;

Lavoro ed energia
1. Concetto di energia e lavoro;
2. Energia cinetica;
3. Energia elastica;
4. Gli attriti;

Sollecitazioni meccaniche e loro effetti
1. Trazione;
2. Compressione;
3. Flessione;
4. Torsione;
5. Taglio;
6. Deformazioni temporanee (elastiche);
7. Deformazioni permanenti (plastiche);
8. Modulo di elasticità;
9. Modulo di resistenza;

Acustica
1. Definizione di suono: sensazione soggettiva ed oggettiva
2. Velocità del suono;
3. Concetto di onda;
4. Lunghezza d'onda;
5. Onde sferiche ed onde piane;
6. Teorema di Huyghens;
7. Comportamento delle onde sonore: riflessione, rifrazione, diffrazione, assorbimento, trasmissione;
8. Transitori di attacco e di estinzione;
9. Caratteri del suono: altezza, intensità, durata, timbro;
10. Fase e controfase;
11. Interferenza: effetti costruttivi e distruttivi;
12. Fenomeno della risonanza;
13. La frequenza propria di vibrazione;
14. I risonatori di Helmoltz;
15. Analogie delle onde sonore con le onde luminose;

CAPITOLO 2°: LA CHITARRA MODERNA
1. Verso lo strumento moderno;
2. Dal 1850 alla contemporaneità;
3. L'intuizione e il contributo di Torres;
4. La ricerca dei maggiori liutai;
5. Nuove possibilità per i compositori;

CAPITOLO 3°: COSTITUZIONE DELLO STRUMENTO
Le corde
1. Le Corde: elementi primari nella generazione del suono;
2. Teoria delle corde vibranti
3. Tensione, massa/densità e lunghezza: effetti sul suono;
4. Tensione delle sei corde;
5. Onde stazionarie e progressive;
6. Nodi e ventri;
7. Gli armonici e i loro effetti;
8. Legge di Young;
9. Elasticità/cedevolezza e rigidità;
10. Energia immessa e restituita;
11. Smorzamenti;

Comportamento delle corde in vibrazione
1. Effetti sul suono da parte delle diverse modalità di pulsazione in relazione ai transitori di attacco e di estinzione;
2. Propagazione della vibrazione di una corda attraverso un nodo non perfettamente rigido;
3. Direzioni della vibrazione rispetto alla corda: longitudinale, trasversale parallela, trasversale perpendicolare;
4. Onda riflessa dai nodi;
5. Il suono di una corda tesa fra due nodi quasi perfettamente rigidi;

Il telo delle corde
1. Rigidità e cedevolezza in relazione a pari caratteristiche di piano armonico, corde e manico;

La cassa armonica
1. La cassa armonica: amplificatore naturale;
2. Scomposizione della cassa armonica nelle sue parti essenziali (piano armonico, buca, fondo, fasce, ponticello);
3. Analogie con cassa acustica tipo bass reflex;
4. Risonanza: relazione fra profondità della cassa e le lunghezze d'onda dei suoni in essa prodotti;
5. La cassa armonica quale risonatore di Helmoltz;

Le parti della cassa armonica
Il piano armonico della chitarra
1. Costituzione;
2. Il piano armonico: membrana vibrante:
3. Analogie con un altoparlante;
4. Frequenze proprie di vibrazione di un piano armonico;
5. La produzione di onde piane in un piano armonico;
6. Linee nodali spontanee e indotte; l'esperienza di Chladni;
7. Funzione delle catene longitudinali, trasversali, di sostegno;
8. Le caratteristiche di peso, rigidità e resistenza del piano armonico alle sollecitazioni meccaniche in relazione al suono da produrre(intensità, prontezza, durata);
9. Bidirezionalità (esterno/interno) del suono prodotto dal piano armonico ed effetti delle onde in fase e controfase;
10. Rigidità e cedevolezza: un compromesso difficile;

Il ponticello
1. Funzione;
2. Caratteristiche di resistenza rigidità torsionale, elasticità, peso;
3. Distribuzione della tensione delle corde;
4. L'osso: importanza di un corretto dimensionamento

Il fondo e le fasce
1. Costituzione;
2. Geometria del fondo;
3. Riflessione e concentrazione delle onde sonore;
4. Analogie con uno specchio concavo;
5. Effetti delle caratteristiche del legno del fondo e delle fasce sul suono;
6. Le fasce: loro funzione;
7. La rigidità delle fasce;
8. L'altezza delle fasce;

La buca
1. Influenza delle dimensioni della buca sul suono;

Il manico e la tastiera
Il manico
1. Funzione;
2. Rigidità e cedevolezza;
3. Trasmissione del suono;
4. Frequenza propria di vibrazione;

La tastiera
1. Caratteristiche fondamentali di una tastiera;
2. Suddivisione della tastiera;
3. La scala temperata nella tastiera;
4. Ipotesi di una tastiera correttamente profilata;
5. Il capotasto;

La paletta e le meccaniche
La paletta
1. Funzione;
2. Effetti dell'inclinazione rispetto al manico;
Le meccaniche
1. Funzione;

CAPITOLO 4°: I MATERIALI DA COSTRUZIONE
1. Il legno: ideale materiale naturale da costruzione;
2. Macro struttura del legno;
3. L'alternanza delle venature nei legni di conifera: compromesso ottimale fra resistenza e leggerezza;
4. Confronto con una struttura a "sandwich";
5. La disposizione delle fibre e venature in un piano armonico in rapporto al tipo di sollecitazione e l'importanza del momento di inerzia;
6. La scelta della sezione nel tronco;
7. Principali legni usati e loro impiego in relazione alle varie caratteristiche fisiche;
8. Le ossa animali: caratteristiche essenziali in base al loro impiego;

CAPITOLO 5°: ELEMENTI FISICO, ACUSTICI E MECCANICI APPLICATI ALLA PRASSI ESECUTIVA
La scala temperata e la sua applicazione nella divisione della tastiera;
I legati ascendenti
1. Cause;
2. Analogie con un pendolo in movimento;
3. Effetti della velocità di esecuzione sull'intensità sonora;

I legati discendenti
1. Cause;

Gli armonici
1. I punti di sfioramento;
2. L'importanza della legge di Young;

Il vibrato
1. Longitudinale;
2. Trasversale;

Le tecniche di attacco delle corde
1. Condizioni favorevoli del piano di vibrazione delle corde;
2. Il tocco appoggiato: il perché di un suono normalmente più intenso del tocco libero;

Accordatura dello strumento
1. Accordare con quarte e terze;
2. Accordare con gli armonici naturali;
3. Accordare con gli armonici artificiali;
4. Accordatura in risonanza;
5. Uso corretto del diapason;

Scordatura dello strumento
1. L'accordatura in sol: motivi di una particolare resa sonora;

CAPITOLO 6°: PROVE PRATICHE
1. Il pendolo: effetti delle variazioni della lunghezza del pendolo durante il movimento;
2. Fase e controfase: determinazione della frequenza di risonanza di una cassa armonica mediante semplici metodi;
3. Visualizzazione delle onde progressive, e loro riflessione dal nodo, mediante lampada stroboscopica;
4. L'esperienza di Chladni sulle membrane vibranti applicata al piano armonico;
5. Eccitazione di una corda mediante generatore sinusoidale a frequenza fondamentale, 1a, 2a, 3a, 4a armonica.
6. Visualizzazione delle onde sonore;
7. Dimostrazione sugli effetti dei transitori di attacco e di estinzione;

Il presente sommario è relativo ad un trattato tuttora in corso di elaborazione, verrà corredato di illustrazioni e immagini e potrà, in seguito a ricerche ed approfondimenti, essere ulteriormente ampliato. La traccia in esso contenuto è stata seguita durante lo svolgimento del seminario "Fisica della Chitarra" da me tenuto il 10 e 11 Giugno 2000 presso la Scuola di Musica "Bonarelli" di Follonica in concomitanza con le masterclasses di chitarra di J.T.Kreusch e F.Montomoli.

Per ulteriori informazioni contattatemi tramite l'Associazione A.Ceccherini" di Orbetello (GR) o ai seguenti numeri telefonici:
0564/20777
339/5727235

Paolo Bernardini