La scienza del suono: vibrazione, altezza e timbro

Pizzicare una corda, colpire un tamburo e cantare una nota si riducono a una cosa sola: qualcosa vibra. Questa lezione usa un po’ di scienza per spiegare perché le note sono acute o gravi, perché un’ottava suona come la stessa nota, perché la stessa nota suona diversa sul pianoforte e sulla chitarra, e che cos’è quell’«uà-uà» che senti quando accordi.

Rivisto il 7 ottobre 2026

In questa lezione

Il suono è qualcosa che vibra

Ogni suono comincia con qualcosa che vibra, cioè si muove avanti e indietro molto in fretta: una corda di chitarra, la pelle di un tamburo, l’aria dentro un flauto o le corde vocali nella tua gola. La vibrazione spinge l’aria vicina, quell’aria spinge l’aria successiva, e un’onda di minuscole compressioni e dilatazioni si allarga, come i cerchi su uno stagno.

Quando l’onda arriva al tuo orecchio, fa vibrare il timpano nello stesso modo, e il cervello sente un suono. Nell’aria a 20 °C l’onda percorre circa 343 metri al secondo; nell’acqua è più di quattro volte più veloce. Nello spazio non c’è aria che la trasporti, quindi il suono non può proprio viaggiare.

Prova: appoggia piano le dita sulla parte davanti della gola e canticchia a bocca chiusa. Il ronzio che senti è la vibrazione che produce la tua voce.

L’altezza: quante volte al secondo

Quanto velocemente qualcosa vibra decide quanto il suono è acuto o grave. Il numero di vibrazioni al secondo si chiama frequenza e si misura in hertz (Hz), un’unità che prende il nome dallo scienziato Heinrich Hertz. 440 vibrazioni al secondo sono l’A4 che hai incontrato nella lezione «Nomi delle note»; 110 al secondo sono A2, due ottave più in basso.

Più veloce vuol dire più acuto, più lento vuol dire più grave. Il tasto più grave del pianoforte, A0, vibra a 27,5 Hz, e il più acuto, C8, a circa 4186 Hz. Un orecchio giovane sente più o meno da 20 a 20.000 Hz; il limite alto di solito si abbassa con l’età, e molti adulti sentono fino a circa 16.000 Hz.

Quattro A a 110, 220, 440 e 880 vibrazioni al secondo, come suoni sinusoidali puri.

Un’ottava è il doppio

Riascolta i quattro A. Ognuno vibra esattamente due volte più veloce del precedente. È questo il segreto dell’ottava della lezione «Nomi delle note»: due note a un’ottava di distanza hanno frequenze in rapporto 2 a 1, quindi si fondono così bene da sembrare la stessa nota, una acuta e una grave.

Anche altri rapporti semplici suonano morbidi. Quando due frequenze sono in rapporto 3 a 2, come 220 Hz e 330 Hz, senti una quinta giusta. In parole povere, più il rapporto è semplice, più spesso le due onde si allineano, e più suonano calme insieme.

220 Hz e 440 Hz, prima uno alla volta, poi insieme.
220 Hz e 330 Hz, prima uno alla volta, poi insieme.

Perché A = 440

Per suonare insieme, i musicisti devono mettersi d’accordo su quanto è alta una nota. Oggi in gran parte del mondo il La sopra il Do centrale (A4) si accorda a 440 Hz. Non è sempre stato così: per secoli l’altezza cambiava da un posto all’altro, spesso seguendo l’organo del luogo. Nel 1859 la Francia approvò una legge che fissava il La a 435 Hz.

Nel 1939 una conferenza internazionale a Londra raccomandò 440 Hz. L’Organizzazione internazionale per la normazione (ISO) lo adottò come standard nel 1955 e lo confermò nel 1975 come ISO 16. Anche così, non tutti usano esattamente 440: molte orchestre accordano un po’ più in alto, tra circa 440 e 444 Hz.

Il La di oggi, poi il La francese del 1859, poi tutti e due insieme.

Gli armonici: perché un pianoforte e una chitarra suonano diversi

Uno strumento vero non vibra a una sola velocità. Una corda vibra tutta intera e, nello stesso momento, a metà, a terzi, a quarti e così via. Quindi una nota a 110 Hz contiene anche suoni più deboli a 220, 330, 440, 550 Hz e oltre: multipli interi della frequenza più bassa. Questa famiglia si chiama serie armonica, e i suoi membri più alti sono gli armonici. Il più basso, il suono fondamentale, è quello che sentiamo come altezza della nota.

Ogni strumento ha il suo miscuglio di armonici forti e deboli, e il suo modo di cominciare e di spegnersi. Quel miscuglio è il suo colore, cioè il timbro. Ecco perché un pianoforte e una chitarra che suonano lo stesso A allo stesso volume suonano comunque diversi. Un’onda sinusoidale non ha armonici, ed è per questo che suona così semplice e liscia.

La scala degli armonici qui sotto suona i primi otto membri della serie armonica di 110 Hz. Alcuni cadono un po’ fuori dai tasti del pianoforte: il 7° è circa un terzo di semitono più basso del G della tastiera.

I primi otto armonici di 110 Hz, uno alla volta.
Si parte da 220 Hz e poi si aggiungono 440, 660 e 880 Hz: il suono diventa più pieno.
A4 come onda sinusoidale pura, senza armonici.
Lo stesso A4 al pianoforte.

Il temperamento equabile: dodici passi uguali

Se accordi ogni intervallo sui rapporti più semplici, alcune tonalità suonano benissimo e altre suonano molto stonate. La soluzione abituale di oggi è il temperamento equabile: l’ottava è divisa in dodici semitoni esattamente uguali. Salire di un semitono moltiplica la frequenza per la radice dodicesima di 2, circa 1,0595. Fallo dodici volte e arrivi esattamente al doppio: l’ottava.

Il vantaggio è che tutte le tonalità funzionano allo stesso modo, quindi la musica può spostarsi in qualsiasi tonalità. Il prezzo è che quasi tutti gli intervalli si allontanano di pochissimo dai rapporti semplici. I musicisti misurano queste minuscole differenze in cent: un semitono vale 100 cent. Una quinta temperata è solo circa 2 cent più stretta di una quinta pura 3:2, ma una terza maggiore temperata è circa 14 cent più larga di una terza pura 5:4. Cantanti e suonatori di strumenti ad arco, che possono regolare ogni nota, tendono spesso verso le versioni pure. Quanto chiaramente si senta la differenza cambia da persona a persona.

Il temperamento equabile è l’accordatura principale della musica occidentale dal Novecento. Prima erano in uso diverse altre accordature, e i tastieristi sono passati al temperamento equabile solo poco a poco.

C ed E come su un pianoforte moderno: ascolta un leggero tremolio.
La stessa terza con E abbassato di 14 cent: più liscia e più calma.

I battimenti: l’«uà-uà» dell’accordatura

Quando due note sono molto vicine ma non uguali, le loro onde entrano e escono dal passo. Quando si allineano il suono diventa più forte, e quando si annullano diventa più debole, così senti un «uà-uà-uà» regolare. Queste pulsazioni si chiamano battimenti, e il numero di battimenti al secondo è uguale alla differenza tra le due frequenze: 440 Hz e 442 Hz danno 2 battimenti al secondo.

I battimenti sono i migliori amici di chi accorda. Mentre avvicini una corda alla nota giusta, i battimenti rallentano, e quando spariscono le due note sono intonate. Gli accordatori di pianoforte contano perfino i battimenti per regolare gli intervalli. Se le note si allontanano molto, i battimenti diventano troppo veloci per contarli e si trasformano in un suono ruvido e ronzante.

Due battimenti al secondo.
Cinque battimenti al secondo: un «uà-uà» più veloce.
La seconda nota si avvicina a 440 Hz finché i battimenti si fermano.

Prova: suona la stessa nota su due strumenti, oppure canta insieme a una nota lunga e tenuta, e ascolta i battimenti. Regola piano piano finché rallentano e spariscono.

Suono di pianoforte: Salamander Grand Piano di Alexander Holm (CC BY 3.0).