Garfo afinador

Descrição

O garfo afinador foi inventado em 1711 pelo músico britânico John Shore. Ele era o sargento Trumpeter da corte, que tinha peças musicais escritas para ele pelos compositores George Frideric Handel e Henry Purcell.

A forma do garfo produz um tom muito puro. A maior parte da energia vibracional está na freqüência fundamental, com pouquíssimos tons de excesso (harmônicos). Este não é o caso de outros ressonadores. A razão disto é que a freqüência do primeiro tom é cerca de ^52/22 = 25/4 = 6¼ vezes o fundamental (cerca de 2½ oitavas acima dele). Em comparação, o primeiro tom de uma corda vibratória é apenas uma oitava acima do fundamental. Assim, quando o garfo é atingido, pouca da energia vai para os modos de overtone; eles também desaparecem correspondentemente mais rápido, deixando o fundamental. É mais fácil afinar outros instrumentos com este tom puro, quando se escuta para comparar com o tom de cada um dos outros instrumentos.

Outra razão para usar a forma do garfo é que, quando vibra em seu modo principal, o cabo vibra para cima e para baixo à medida que os dentes se afastam e se unem. Há um nó (ponto de não vibração) na base de cada forquilha. O movimento da empunhadura é pequeno, permitindo que o garfo seja segurado pela empunhadura sem amortecer a vibração, mas permite que a empunhadura transmita a vibração para um ressonador (como a caixa oca retangular freqüentemente usada), o que amplifica o som do garfo. Sem o ressonador (que pode ser tão simples quanto uma mesa para a qual o cabo é pressionado), o som é muito tênue. A razão para isto é que as ondas sonoras produzidas por cada garfo estão 180° fora de fase com o outro, portanto, a uma distância do garfo eles interferem e se cancelam em grande parte um ao outro. Se uma folha absorvente de som for deslizada entre os dentes de um garfo vibratório, reduzindo as ondas que chegam ao ouvido de um garfo, o volume ouvido aumentará de fato, devido a uma redução deste cancelamento.

Os garfos de afinação comercial são normalmente afinados no passo correto na fábrica, mas eles podem ser afinados novamente arquivando o material dos dentes. O preenchimento das extremidades dos dentes eleva o passo, enquanto o preenchimento do interior da base dos dentes baixa o passo.

O garfo de afinação mais comum soa a nota de A = 440 Hz. Esta é a afinação padrão, usada como nota de afinação por algumas orquestras. É o tom da segunda corda do violino, a primeira corda da viola, e uma oitava acima da primeira corda do violoncelo, todas tocadas em aberto. Os garfos de afinação usados pelas orquestras entre 1750 e 1820 tinham em sua maioria uma freqüência de A = 423,5 Hz, embora houvesse muitos garfos e muitos arremessos ligeiramente diferentes. Os garfos de afinação padrão estão disponíveis para todos os tons musicais dentro da oitava central do piano, e outros tons. Entre os fabricantes bem conhecidos de garfos de afinação estão Ragg e John Walker, ambos de Sheffield, Inglaterra.

Garfo de afinação por John Walker carimbado com nota (E) e freqüência em hertz (659)

Cálculo da freqüência

A freqüência de um garfo oscilante depende de suas dimensões e do material do qual é feito:^[]

f = 1 2 π l 2 A E ρ f=frac {1}{2}{2}pi l^{2}}{sqrt ^frac {AE}{4}{4}f = 1 2 π l 2 A E }}}} e, se os dentes forem cilíndricos,^[] f = R 2 π l 2 π E ρ f=frac {\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i}{\i1}e, se os dentes forem cilíndricos,^[\i} f = R 2 π l 2 π E }}}}

Onde:

• f é a freqüência com que o garfo vibra em Hertz.
• A é a área da seção transversal dos dentes (dentes) em metros quadrados.
• l é o comprimento dos dentes em metros.
• E é o módulo Young do material do qual o garfo é feito em pascal.
• ρ é a densidade do material do qual o garfo é feito em quilogramas por metro cúbico.
• R é o raio dos dentes em metros

Utilizações

Os garfos têm sido usados tradicionalmente para afinar instrumentos musicais, embora os afinadores eletrônicos estejam substituindo-os em muitas aplicações. Os garfos afinadores podem ser acionados eletricamente, colocando eletroímãs próximos aos dentes que estão ligados a um circuito oscilador eletrônico, para que seu som não se esgote.

Em instrumentos musicais

Foram feitos vários instrumentos musicais de teclado utilizando construções similares aos garfos de afinação, sendo o mais popular deles o piano Rhodes, que tem martelos batendo em construções que funcionam com o mesmo princípio que os garfos de afinação.

Em relógios

O Accutron, um relógio eletromecânico desenvolvido por Max Hetzel e fabricado pela Bulova a partir de 1960, utilizava um garfo oscilante de aço 360-hertz alimentado por uma bateria como seu elemento de cronometragem. O garfo permitiu que ele alcançasse maior precisão do que os relógios de roda de balanço convencionais. O zumbido do garfo oscilante podia ser ouvido quando o relógio era segurado ao ouvido.

Usos médicos

Os garfos de afinação, geralmente C-512, são usados pelos médicos para verificar a audição de um paciente. Os mais baixos (geralmente C-128) também são usados para verificar o sentido de vibração como parte do exame do sistema nervoso periférico.

Os garfos de afinação também são utilizados na medicina alternativa, como a sonopuntura e a terapia de polaridade.

Garfo de afinação médica 128 Hz

Calibração de pistola de radar

Uma pistola de radar, usada para medir a velocidade de carros ou bolas nos esportes, geralmente é calibrada com garfos de afinação. Em vez da freqüência, estes garfos são rotulados com a velocidade de calibração e a banda de radar (por exemplo, Banda X ou Banda K) para a qual eles são calibrados.

Em giroscópios

Giroscópios de estrutura vibratória de grau tático, como QuapasonTM e diferentes tipos de MEMS.

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