Diapason
Un diapason est un résonateur sonore qui est un diapason à deux dents. Les dents sont faites d'une barre métallique en forme de U (généralement en acier). Cette barre de métal peut se déplacer librement. Elle résonne à une hauteur constante spécifique lorsqu'elle est mise en vibration en la frappant contre un objet. Elle émet un son musical pur après avoir attendu un moment pour permettre à certains sons aigus de s'éteindre. La hauteur de la sonorité dépend de la longueur des deux dents. Elle sert principalement de norme de hauteur pour accorder d'autres instruments de musique et dans certains tests d'audition.
Diapason sur boîte de résonance, par Max Kohl, Chemnitz, Allemagne
Description
Le diapason a été inventé en 1711 par le musicien britannique John Shore. Il était le sergent trompettiste de la cour, qui avait des parties musicales écrites pour lui par les compositeurs George Frideric Handel et Henry Purcell.
La forme de la fourchette produit un son très pur. La plupart de l'énergie vibratoire se situe à la fréquence fondamentale, avec très peu d'harmoniques. Ce n'est pas le cas des autres résonateurs. La raison en est que la fréquence de la première harmonique est d'environ 52/22 = 25/4 = 6¼ fois la fondamentale (environ 2½ octaves au-dessus). En comparaison, la première harmonique d'une corde vibrante n'est qu'une octave au-dessus de la fondamentale. Ainsi, lorsque la fourchette est frappée, une petite partie de l'énergie est dirigée vers les modes harmoniques ; ceux-ci s'éteignent également plus rapidement, laissant la fondamentale. Il est plus facile d'accorder d'autres instruments avec cette sonorité pure, en écoutant pour comparer avec la sonorité de l'autre instrument.
Une autre raison d'utiliser la forme de la fourche est que, lorsqu'elle vibre dans son mode principal, le manche vibre de haut en bas lorsque les dents s'écartent et se rapprochent. Il y a un nœud (point d'absence de vibration) à la base de chaque dent. Le mouvement du manche est faible, ce qui permet à la fourchette d'être tenue par le manche sans amortir la vibration, mais il permet au manche de transmettre la vibration à un résonateur (comme la boîte rectangulaire creuse souvent utilisée), qui amplifie le son de la fourchette. Sans le résonateur (qui peut être aussi simple qu'un plateau de table sur lequel on appuie sur le manche), le son est très faible. La raison en est que les ondes sonores produites par chacune des dents de la fourche sont déphasées de 180° par rapport à l'autre, de sorte qu'à distance de la fourche, elles interfèrent et s'annulent largement. Si une feuille absorbante est glissée entre les dents d'une fourchette vibrante, réduisant les ondes qui atteignent l'oreille à partir d'une des dents, le volume entendu augmentera en fait, en raison d'une réduction de cette annulation.
Les diapasons commerciaux sont normalement accordés en usine sur le diapason correct, mais ils peuvent être réaccordés en limant le matériau des dents. Le fait de limer les extrémités des fourches augmente le diapason, tandis que le fait de limer l'intérieur de la base des fourches le diminue.
Le diapason le plus courant sonne la note de La = 440 Hz. C'est le diapason standard de concert, utilisé comme note d'accord par certains orchestres. C'est le diapason de la deuxième corde du violon, de la première corde de l'alto et d'une octave au-dessus de la première corde du violoncelle, tous joués à vide. Les diapasons utilisés par les orchestres entre 1750 et 1820 avaient pour la plupart une fréquence de La = 423,5 Hz, bien qu'il y ait eu de nombreux diapasons et de nombreuses hauteurs légèrement différentes. Des diapasons standard sont disponibles pour toutes les hauteurs musicales de l'octave centrale du piano, ainsi que pour d'autres hauteurs. Parmi les fabricants de diapasons bien connus, on peut citer Ragg et John Walker, tous deux de Sheffield, en Angleterre.
Diapason de John Walker estampillé avec la note (Mi) et la fréquence en hertz (659)
Calcul de la fréquence
La fréquence d'un diapason dépend de ses dimensions et du matériau dont il est fait : []
f = 1 2 π l 2 A E ρ {\displaystyle f={\frac {1}{2\pi l^{2}}}{\sqrt {\frac {AE}{\rho }}}
et, si les dents sont cylindriques,[] f = R 2 π l 2 π E ρ {\displaystyle f={\frac {R}{2\pi l^{2}}}{\sqrt {\frac E}{\rho }}}}
Où :
- f est la fréquence à laquelle la fourchette vibre en Hertz.
- A est la surface de la section transversale des dents (dents) en mètres carrés.
- l est la longueur des dents en mètres.
- E est le module de Young du matériau dont la fourchette est faite en pascals.
- ρ est la densité de la matière dont la fourche est faite en kilogrammes par mètre cube.
- R est le rayon des dents en mètres
Utilise
Les fourches sont traditionnellement utilisées pour accorder les instruments de musique, bien que les accordeurs électroniques les remplacent dans de nombreuses applications. Les diapasons peuvent être actionnés électriquement, en plaçant des électro-aimants près des branches qui sont reliées à un circuit oscillant électronique, afin que leur son ne s'éteigne pas.
Dans les instruments de musique
Un certain nombre d'instruments de musique à clavier utilisant des constructions similaires aux diapasons ont été fabriqués, le plus populaire d'entre eux étant le piano Rhodes, dont les marteaux frappent des constructions fonctionnant sur le même principe que les diapasons.
Dans les montres
L'Accutron, une montre électromécanique développée par Max Hetzel et fabriquée par Bulova à partir de 1960, utilisait comme élément de chronométrage un diapason en acier de 360 Hz alimenté par une pile. Le diapason lui permettait d'atteindre une plus grande précision que les montres à balancier conventionnelles. Le bourdonnement du diapason se faisait entendre lorsque la montre était tenue à l'oreille.
Utilisations médicales
Les diapasons, généralement de type C-512, sont utilisés par les médecins pour vérifier l'audition d'un patient. Les diapasons inférieurs (généralement C-128) sont également utilisés pour vérifier la perception des vibrations dans le cadre de l'examen du système nerveux périphérique.
Les diapasons sont également utilisés en médecine alternative, comme l'échographie et la thérapie de polarité.
Diapason médical 128 Hz
Étalonnage des radars
Un pistolet radar, utilisé pour mesurer la vitesse des voitures ou des ballons dans les sports, est généralement calibré avec des diapasons. Au lieu de la fréquence, ces diapasons sont marqués avec la vitesse de calibrage et la bande radar (par exemple la bande X ou la bande K) pour laquelle ils sont calibrés.
Dans les gyroscopes
Les diapasons doubles et de type H sont utilisés pour les gyroscopes à structure vibrante de qualité tactique, comme le QuapasonTM et différents types de MEMS.
Pages connexes
- Musique
- Fréquence
