MAURO UBERTI


Soltanto da vent'anni
si sa come funziona la voce umana

La Stampa, Tuttoscienze, Mercoledì 31 Marzo 1982




La fisica è una miniera di fenomeni apparentemente paradossali. Si prenda, per esempio, un foglio di carta da lettere, lo si pieghi in tre, lo si ponga su un tavolo a costituire una galleria e gli si soffi sotto: invece di sollevarsi in aria. trasportato dal soffio, il foglio di carta si appiattirà contro il tavolo. Il perché di questo comportamento imprevedibile venne spiegato da Daniel Bernoulli di Basilea, che nel 1738 pubblicò a Strasburgo un famoso Trattato di idrodinamica.

Pur senza sapere quanto sappiamo oggi noi sulla costituzione della materia, Bernoulli argomentò che l'aria fosse composta da innumerevoli particelle (noi le chiamiamo: molecole) che si muovono a grande velocità in tutte le direzioni urtando contro gli oggetti. La somma di questi urti costituisce la pressione atmosferica.

Nel caso del nostro foglio di carta, però, la tempesta di molecole si abbatte contemporaneamente e con pari forza sulle due facce e di conseguenza gli effetti dei due bombardamenti si annullano a vicenda consentendo alla, galleria di carta di rimanere in piedi in forza delle sue caratteristiche meccaniche. Ma quando noi le soffiamo sotto, le molecole che agiscono contro la superficie inferiore vengono sospinte nel senso della lunghezza e smettono di contrastare la tempesta di urti (cioè, la pressione) che agisce sulla faccia superiore e il foglio viene schiacciato contro il tavolo.

Lo stesso effetto è quello che consente all'aeroplano (ma anche agli uccelli) di volare. Nel profilo dell'ala di un aeroplano è evidente che la superficie superiore maggiore di quella inferiore. L'elica dell'aeroplano (o il movimento dell'ala negli uccelli) determina una corrente d'aria che, all'incontro col margine dell'ala, si divide in due. Le molecole che costituiscono il flusso superiore, però, si devono distribuire su di una superficie più estesa di quanto non accada a quelle che scorrono lungo la superficie inferiore. Ciò determina un calo di pressione, l'equilibrio viene rotto e la pressione inferiore, fattasi maggiore, solleva l'aereo.

Ma non è necessario andare all'aeroporto per osservare l'effetto Bernoulli: lo spruzza-profumo che abbiamo in casa ne è un'occasione altrettanto valida. Questa volta le due pressioni in equilibrio sono: quella che pesa sulla superficie del liquido e l'altra, che agisce sulla bocca superiore della cannuccia immersa nel profumo. Quando, schiacciando la peretta di gomma, determiniamo la formazione di un flusso d'aria tangente all'orificio libero di questa cannuccia. la pressione che vi agisce cala e quella che preme sulla superficie del profumo lo fa salire fino a fuoruscire mentre la corrente d'aria lo suddivide in goccioline minutissime.

Per quanto possa apparire strano, il principio in base al quale vibra la nostra laringe è lo stesso e, fatto ancora più strano, il fenomeno è stato capito da pochissimi anni.

Anatomici e fisiologi, a cominciare da Leonardo, fecero durante tre secoli ipotesi e supposizioni più o meno ammirevoli per i tempi nei quali venivano enunciate, ma il primo ad avanzarne una che tentasse una spiegazione fisica del fenomeno fu Felice Savart - l'ideatore del famoso violino trapezoidale - che nel 1825 assimilò i ventricoli del Morgagni al richiamo da uccelli che usano i cacciatori.

Nel 1837 Giovanni Müller formulò la dottrina che venne poi confermata nel 1855 da Manuel Garçia, il maestro di canto inventore del laringoscopio (lo specchietto usato dai medici per osservare le corde vocali). Secondo Garçia, le corde vocali chiudono il passaggio dell'aria, opponendole resistenza, ma l'aria, appena ha raggiunto una certa pressione, divarica le corde e produce un'esplosione. Esse, nel medesimo istante, per la loro elasticità e perché è cessata la pressione sottostante, tornano a richiudersi per produrre una nuova esplosione e così via.

L'ipotesi resse fino al 1950 quando Raoul Husson mise a soqquadro il mondo scientifico con una teoria rivoluzionaria: le corde vocali sarebbero vibrate attivamente, comandate a colpo a colpo da impulsi nervosi inviati dal cervello e con una frequenza indipendente dalla corrente d'aria.

La teoria fu oggetto di innumerevoli verifiche e dimostrata infondata, ma ebbe almeno il merito di richiamare l'attenzione sul problema. S. Smith (1954), J. W. Van Den Berg (1954), F. Faaborg-Andersen (1957) e B. Sonesson (1960) dimostrarono senz'ombra di dubbio che le vibrazioni hanno cause essenzialmente meccaniche e che sono funzione della pressione del fiato e della tensione delle corde vocali. Ora sappiamo che quando la pressione divarica le corde vocali il flusso d'aria subisce un'accelerazione della sua velocità e di conseguenza una diminuzione della pressione in questo punto (effetto Bernoulli). Le corde vocali, a causa della loro tensione, ma soprattutto per l'aspirazione data dall'effetto Bernoulli, vengono risucchiate al centro, ritornano in occlusione e il ciclo ricomincia.

La bottigliaspruzzatatore del profumo. A) La pressione atmosferica grava ugualmente sulla superficie del liquido e sull'aria della cannuccia. Le due pressioni si equilibrano ed il profumo subisce spostamenti. B) La pressione alla bocca della cannuccia è diminuita mentre è rimasta inalterata quella che grava sulla superficie del liquido. Il profumo viene spinto su per la cannuccia e la corrente d'aria lo suddivide in goccioline.

Soffiando tra i fogli l'aria viene sospinta parallelamente ad essi. Il bombardamento delle molecole esterne non viene più neutralizzato ed i fogli si muovono nella direzione che presenta minore pressione.