Diapasão
Diapasão é um pequeno instrumento metálico, em forma de U montado sobre um cabo, que, posto em vibração, produz um som de determinada altura, que serve para afinar instrumentos e vozes. Foi inventado em 1711, pelo músico John Shore (1662–1752), alaudista e trompetista de Georg Friedrich Haendel.
“Diapason” designava originalmente o intervalo de oitava, em grego e em latim. A palavra vem dos dois primeiros termos da expressão grega διὰ πασῶν χορδῶν συμφωνία / dià pasōn khordōn symphōnía, que significa “através de todas as cordas, todas as notas (da oitava)”.
Em 1859, a frequência do “lá” foi normalizada primeiro na França em 435 Hz à temperatura de 15 °C, e depois regulamentada internacionalmente em 1885 na Conferência de Viena. No mesmo período, na Inglaterra, os instrumentos eram construídos para o diapasão “Old Philharmonic” (lá₃ = 452 Hz), o que causava enormes problemas para fabricantes de instrumentos de sopro como Besson, que atendia aos dois mercados. Mas os instrumentos então passaram a ter cordas submetidas a tensões cada vez mais fortes, de modo que essa frequência de referência foi aumentada, variando inclusive de um país para outro. Ao final da Primeira Guerra Mundial, o Tratado de Versalhes levou à criação da Sociedade das Nações em 1919. O tratado continha numerosas convenções destinadas a estabelecer normas e facilitar as trocas entre países, e impunha à Alemanha e às demais partes o “lá” tal como fixado em Viena. A Conferência Internacional de Londres, em 1953, definiu finalmente a frequência do lá₃ em 440 Hz. No entanto, um diapasão de referência já havia sido estabelecido em 1939 pela Federação Internacional das Associações Nacionais de Padronização (antecessora da ISO), com 440 Hz para o lá₃ a 20 °C. A Orquestra Filarmônica Real utilizava até então uma frequência de 439 Hz para a afinação. O padrão foi rapidamente adotado pela BBC, que gerava eletronicamente o sinal na frequência correta por meio de um cristal piezoelétrico e solicitou à orquestra que se ajustasse a essa nova referência. A norma foi republicada em janeiro de 1975 (ISO 16:1975).
Frequência fundamental
Em 1859, o valor de referência para os concertos sinfônicos era de 448,8 Hz. No mesmo ano, em Paris, uma comissão composta por músicos renomados (Berlioz, Rossini, etc.) estabeleceu, por decreto imperial, a normalização do diapasão. A frequência fundamental do diapasão depende de suas dimensões e do material de que é feito. E o cálculo é realizado da seguinte maneira: f = 1 2 π E ρ R ( x ∗ l ) 2 {\displaystyle f={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt {\frac {E}{\rho }}}R\left({\frac {x^{*}}{l}}\right)^{2}} , Essa fórmula fornece uma boa aproximação da frequência medida. Ela se baseia em uma modelagem simples, que considera que o diapasão é constituído de dois ramos vibrando em flexão, com uma extremidade engastada no centro do diapasão e outra extremidade livre. Essa modelagem não pode ser rigorosamente exata, já que as vibrações são transmitidas ao ressonador, mas é numericamente muito satisfatória.
Antes da padronização de 1953, o lá de referência assumiu diversos valores tão arbitrários quanto imprevisíveis. Eis alguns deles: Em alguns países, coexistiam ao mesmo tempo vários tipos de diapason. No caso da Grã-Bretanha, distinguia-se o “diapason grave” (435 Hz) do “diapason agudo” (452 Hz). Essa prática cessou após 1930.
O diapasão forma a parte sensora de sensores de ponto vibratório de nível. O diapasão é mantido vibrando em sua frequência ressonante por um dispositivo piezoelétrico. Ao entrar em contato com sólidos, a amplitude de oscilação diminui, e essa mudança é usada como parâmetro de comutação para detectar o nível pontual de sólidos. Para líquidos, a frequência ressonante do diapasão muda ao entrar em contato com o líquido, e essa mudança de frequência é usada para detectar o nível.
Música
A leve vibração (longitudinal) da haste pode, no entanto, ser amplificada por um ressonador (por exemplo, uma caixa oca retangular sobre a qual o diapasão é colocado), que amplifica o som. Sem ressonador, o som é muito fraco: a dispersão das vibrações é lenta, e as ondas sonoras produzidas por cada uma das hastes estão em oposição de fase, de modo que se anulam por interferência. No plano mediano delas, as ondas se anulam totalmente. Pode-se limitar esse fenômeno colocando um obstáculo acústico absorvente perpendicularmente entre as hastes do diapasão excitado: o volume percebido então aumenta, pois há uma redução da interferência. Também é possível apoiar a haste do diapasão na caixa craniana ou segurá-lo entre os dentes; nesse caso, o som é percebido por condução óssea, sem que as pessoas ao redor o escutem (a propriedade da condução óssea é bem estabelecida no plano biomecânico e é amplamente utilizada na medicina para o tratamento de certos tipos de surdez).
Relógios
O Accutron, um relógio eletromecânico desenvolvido por Max Hetzel e fabricado pela Bulova a partir de 1960, utilizava um diapasão de aço de 360 hertz como regulador de tempo, acionado por eletroímãs ligados a um circuito oscilador com transistor alimentado por bateria. O diapasão proporcionava maior precisão do que os relógios convencionais com volante de balanço. O zumbido do diapasão era audível quando o relógio era aproximado do ouvido.
Medicina e ciência
Alternativas à afinação padrão de A=440 incluem a afinação filosófica ou científica, com afinação padrão em Dó=512. Segundo Rayleigh, físicos e fabricantes de instrumentos acústicos usavam essa afinação. O diapasão que John Shore deu a George Frideric Handel produz Dó=512. Diapasões, geralmente em Dó 512, são usados por profissionais de saúde para avaliar a audição de um paciente. Isso é feito mais comumente por meio de dois exames chamados teste de Weber e teste de Rinne, respectivamente. Diapasões de frequência mais baixa, geralmente em Dó 128, também são usados para avaliar a percepção de vibração como parte do exame do sistema nervoso periférico.
Usos não-medicinais e não-científicos
Os diapasões também desempenham um papel em várias práticas de terapias alternativas, como sonopuntura (sonopuncture) e terapia da polaridade (polarity therapy).
Radares
Um radar utilizado para medir a velocidade de carros ou de bolas em esportes geralmente é calibrado com um diapasão.Em vez de exibirem a frequência, esses diapasões são rotulados com a velocidade de calibração e com a faixa de radar (por exemplo, banda X ou banda K) para a qual são ajustados.
Giroscópios
Diapasões duplos e em formato de “H” são utilizados em giroscópios de estrutura vibratória de grau tático (tactical-grade Vibrating Structure Gyroscopes) e em vários tipos de sistemas microeletromecânicos (MEMS).
