Megafono o portavoce.
Nell`inventario del 1906, al n° 849 di pag. 232 si legge: “Portavoce grande. Condizione buona. ₤ 5”, destinato al Gabinetto di Fisica e Chimica.
Fin dall`antichità ci si era accorti che, per rinforzare la voce in una direzione, si potevano mettere le mani a coppa intorno alla bocca.
In seguito qualcuno pensò di usare un corno di animale per ottenere un miglior effetto.
Il suono emesso dalle corde vocali, uscendo dalla bocca, passa da un ambito angusto ad una dimensione ben più vasta e poi si sparge: le onde sonore si diffondono assumendo quasi subito una forma sferica.
Se sulla bocca si posiziona il megafono, che è una tromba conica, le onde si propagano al suo interno come si vede nella fig. 1. La curvatura dei fronti d`onda è molto piccola se paragonata con le onde sferiche, pertanto l`energia irradiata ha una forte direzionalità. Se la differenza tra la curvatura in uscita e un fronte d`onda piano non supera 1/8 della lunghezza d`onda (come è mostrato in fig. 1) la direttività è notevole.
Per inciso si fa notare che i criteri costruttivi delle trombe per le microonde sono di 1/16 della lunghezza d`onda. Scrivendo “microonde” su Cerca si trovano due delle 4 schede dedicate ad un apparato a microonde della Phywe nelle quali si parla delle trombe di antenne per R.F. a 10 GHz.
La figura 2 mostra la relazione tra la lunghezza del megafono e la dimensione della sua apertura per ottenere la condizione che la curvatura del fronte d`onda non superi 1/8 dell`onda piana.
Certamente, più è lungo il megafono maggiore è la sua direzionalità.
La lunghezza complessiva di questo esemplare è di 49 cm, il cono è lungo 45 cm; il diametro interno della base del cono è di 15 cm, mentre il diametro della svasatura di uscita del suono è di 23,5 cm.
Assumendo, per semplificare, che la frequenza media della voce umana sia di 240 Hz e che la velocità del suono a 20 °C sia di 240 m/s, si avrebbe una lunghezza d`onda di 1 m; il megafono dunque sarebbe ben lontano dalla condizione illustrata in fig. 2 A e avrebbe una limitata direzionalità. La condizione di figura 2B richiederebbe addirittura un megafono lungo 25 m con un diametro massimo di 5 m. Diciamo anche che la forma del megafono introduce distorsioni della voce, ma questo aspetto è poco importante per il suo uso.
Le foto mostrano l`imboccatura, dove si posiziona appunto la bocca o la sorgente sonora, e l`uscita con la svasatura che nel tempo ha subito qualche ammaccatura.
Il megafono presenta due caratteristiche: direzionalità del suono e adattamento di impedenza acustica.
Il suo studio in fisica è identico a quello delle trombe degli strumenti musicali, delle trombe dei primi grammofoni, di molti tipi di altoparlanti, degli antichi cornetti acustici ecc. Non ci soffermiamo sull`adattamento di impedenza acustica, limitandoci a dire che questa è il rapporto tra la pressione sonora e il prodotto della velocità delle particelle d`aria per la superficie attraversata dalle onde sonore ad una data frequenza.
Per avere il miglior adattamento di impedenza la sezione del megafono dovrebbe essere parabolica.
Se si dispone di un tipo di altoparlante a tromba di metallo che si possa svitare rispetto al generatore del suono, si può fare un esperimento che illustra l`importanza dell`adattamento di impedenza.
Esso consiste nel togliere la tromba e nel far funzionare la piccola membrana mossa dalla bobina immersa nel campo magnetico: il suono ne risulta fortemente indebolito.
A questo punto si avvita la tromba al generatore e si sente subito l`aumento dell`energia sonora che si diffonde nell`aria.
Pare che il megafono fosse noto agli arabi fin dal XVI Secolo; al solito vi sono questioni di priorità tra l’inglese S . Morland (tra il 1665 e il 1671) e A. Kircher (1673). J. H. Lambert ne enunciò la teoria; T. H. Edison costruì un grande e complesso megafono nel 1878 che trasmetteva un sussurro ad almeno un chilometro di distanza.
È noto che le trombe furono usate nei primi grammofoni, e molti altoparlanti elettromagnetici avevano trombe delle forme più svariate.
Tra le tante immagini che si trovano nei cataloghi d’epoca e in rete, abbiamo scelto il frontespizio di un libro di acustica di J. Tyndall dal semplice e suggestivo titolo: Sound, edito da P. F. Collier & Son a New York nel 1902. In essa si vede il megafono di una sirena rivolto verso il mare. Con questo apparato Tyndall investigò sugli effetti della pioggia e della nebbia sulla propagazione del suono, dal maggio al luglio del 1873.
La figura 241 è pag. 199 del Catalogue Raisonné des instruments de precision de E. Ducretet ( 1905?), rinvenibile all’indirizzo http://cnum.cnam.fr/PDF/cnum_M5591.pdf .
Essa mostra la tromba usata nei primi grammofoni. In questo caso il suono era provocato dal moto relativo tra il solco e la puntina che comunicava la vibrazione ad un diaframma. Le puntine e i diaframmi potevano essere di molti materiali, a seconda delle scelte dei costruttori.
Nella cartolina del primo Novecento visibile qui sotto si vede il portavoce sul tavolo a destra dello specchio e a sinistra del pendolo compensato.
Bibliografia: W. E. Kock, Onde sonore e onde luminose, Zanichelli, Bologna 1966, dal quale sono tratte le figure 1 e 2.
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
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