COSTRUZIONE E ANALISI SONORA DELL'ORGANO AD ACQUADI LEONARDO

Paolo Guidorzi, Alessandro Cocchi

DIENCA, Università di Bologna, Viale Risorgimento 2. 40136 Bologna

1. IntroduzioneL'acqua come elemento energetico per il funzionamento di macchine sonore è

presente fin dall'antichità, in progetti di Vitruvio, Hero da Alessandria e altri. Ma questemacchine, nella maggioranza dei casi, utilizzano l'energia dell'acqua per ottenere ariacompressa che metta in movimento aria all'interno di canne vibranti. Leonardo da Vinci,invece, progettò un organo le cui melodie sono ottenute direttamente dal suonodell'acqua in caduta libera. Nel presente lavoro si studiano le caratteristiche sonore di unorgano ad acqua progettato seguendo strettamente le indicazioni di Leonardo, e costruitoin occasione della mostra dal titolo "Leonardo, Machiavelli e Borgia: arte, storia escienza in Romagna", al Castel Sismondo di Rimini nel 2003.

2. Indicazioni di LeonardoLeonardo, presente in Romagna nei primi anni del sedicesimo, secolo rimase colpito

dai melodiosi suoni prodotti dalle cannelle d'acqua della fontana di Rimini (chiamataoggi fontana della “Pigna”).

Figura 1 – La fontana della “Pigna”

Lui stesso scrisse sul suo taccuino da viaggio “Fassi un’armonia colle diversecadute d’acqua, come vedesti ala fonte di Rimini, come vedesti addì 8 d’agosto 1502”.La piacevole armonia gli suggerisce di progettare un organo le cui note sono generatedal suono dell'acqua che cade in vasi di diversa grandezza: “D’una caduta d’un’acquadi fonte se ne facci un’armonia, che componga una piva co’ molte consonanze e boci”(Codice Madrid II, f 55 r). Accompagnano lo scritto alcuni schizzi che consentono dicomprendere la struttura del sistema ed un piccolo ritaglio di pentagramma che indicaun esempio di melodia; qui in particolare si legge ”Qui si fa una rota di canne a uso ditabella con un circular musicale…..”.

Figura 2 – Gli appunti originali di Leonardo

Nel codice L, f 63 r, si legge poi “poiché il vaso di minor bocca ara nella suapercussione molto più grave e più bassa voce colla sua bocca strecta che essendolarga” , frase un po’ sibillina e che non ha trovato riscontro nella realizzazione: analogaosservazione si può fare in relazione al materiale con cui realizzare le canne, per il qualeLeonardo scrive “fermeremo i nostri vasi di terra, di poi il corso dell’acqua ch’esccede’ vasi mova una rota dentata nell’albero suo. Li quali denti apran le cannedell’acqua che cade ne’ vasi, di mano in mano, secondo il lor bisogno, come fa la manosopra li tasti dell’organo. E ancor sia adattata che ssi possa sonar con mano”.

Il progetto di Leonardo prevede quindi una macchina dotata di diversi “vasi”, attialla produzione delle note musicali grazie alla caduta di acqua, e di un meccanismo cheproduca la melodia attivando in successione le singole note. Il progetto originaleprevede la possibilità di suonare l'organo anche manualmente. Non si ha notizia seLeonardo sia veramente riuscito a realizzare lo strumento.

3. Realizzazione dello strumentoLa macchina è stata realizzata attenendosi il più possibile al progetto originale di

Leonardo, grazie a una collaborazione tra il Direttore dei Musei Civici di Rimini, Arch.Pier Luigi Foschi, il Prof. Carlo Pedretti, docente dell’Università della California, LosAngeles, e direttore del Centro Internazionale Hammer, profondo conoscitore dell'operadi Leonardo, il Prof. Lorenzo Bianconi, del Dipartimento di Musica e spettacolodell'Università di Bologna, e l'equipe del Prof. Cocchi, del Dipartimento di IngegneriaEnergetica, Nucleare e del Controllo Ambientale dell'Università di Bologna.

In una fase preliminare e' stata individuata la dimensione dei “vasi” in modo daottenere le 8 note fondamentali di un'ottava, in questo caso ricostruiti con canne di rame,dopo aver verificato sperimentalmente l’ininfluenza del materiale, dovuta probabilmenteal fatto che il suono “sporco” emesso dalla canna non consente di apprezzare l’influenzadel materiale.

Fin dal 1700, furono trovate alcune leggi che descrivono l'intonazione delle noteprodotte da aria vibrante in canne. In particolare la frequenza fondamentale risultainversamente proporzionale alla lunghezza della canna e non dipende dalla forma dellasezione. Inoltre la frequenza fondamentale non dipende dal materiale con cui la canna ècostruita. Il comportamento dei tubi reali tende in parte a discostarsi da queste leggi, acausa di diversi fattori secondari. Per questo, nella realizzazione del modello, è stataindividuata la possibilità di “accordare” le canne.

Figura 3 – Vista frontale dell'organo ad acqua

La macchina consiste di una parte frontale in cui sono presenti, nella parte superiore,8 cannelle dalle quali può uscire un sottile getto d'acqua. L'apertura dei rubinetti sullesingole cannelle è comandata dal meccanismo posto nel retro. L'acqua che esce dallecannelle cade per gravità all'interno di tubi di diversa altezza, le vere e proprie canne,ognuno dei quali è adibito alla produzione di una determinata nota. Tutte le canne hannolo stesso diametro, di circa 8 cm, e sono immerse nella parte inferiore a pelo d'acqua inuna vasca di raccolta e ricircolo.

Per ogni canna, la distanza tra l'apertura superiore e il pelo d'acqua inferioredetermina la frequenza fondamentale della nota generata dall'acqua in caduta libera.L'accordatura fine delle singole canne si ottiene variando la parte immersa del tubo.

Figura 4 – Vista posteriore dell'organo ad acqua

L'acqua che alimenta le cannelle si trova in una vasca di raccolta postasuperiormente. Il meccanismo che comanda l'apertura e la chiusura dei singoli rubinetticonsite in un rullo di legno sul quale sono presenti dei cubetti di legno, cherappresentano la melodia impostata. Con la rotazione del rullo, i cubetti azionano, incorrispondenza delle note della melodia, delle leve collegate con i vari rubinetti.

L'acqua è portata nel contenitore superiore grazie a una pompa comandataelettricamente. Una turbina è azionata da un getto d'acqua, in caduta libera da un tuboproveniente dal contenitore superiore. La turbina è collegata al rullo mediante alcuniingranaggi, che permettono di ottenere la giusta velocità di rotazione e una sufficienteforza per il movimento del meccanismo. L'acqua che fa girare la turbina è poi raccolta inuna vasca posta sotto al rullo. Anche il contenitore anteriore, nel quale sono immerse lecanne, è collegato con la vasca di raccolta posteriore.

Tutte la parti meccaniche in movimento (turbina, rullo e ingranaggi) sono costruitein legno, mentre le parti idrauliche (tubi, cannelle, canne e vasche) sono di rame.

La macchina è stata “programmata” per suonare le prime 15 battute, voci di tenore ebasso, della composizione dal titolo “Adieu Mes Amours” di Josquin Desprez,compositore fiammingo (1450-1521) contemporaneo di Leonardo, scelta per l’occasionedal Prof. Bianconi.

Figura 5 – La turbina e alcuni degli ingranaggi che permettono la rotazione del rullo

4. MisureSono state analizzate le note musicali ottenute dalla caduta dell'acqua dalle cannelle

superiori nelle canne. In ogni canna la caduta dell'acqua produce una nota musicale lacui intonazione è chiaramente percepibile. Analizzando gli spettri delle note ottenute, sinotano invece alcune differenze tra le varie canne.

Figura 6 – Spettro della canna FA (359 Hz)

Figura 7 – Spettro della canna RE (armoniche a 193, 585 e 962 Hz)

Alcune canne producono una sola frequenza fondamentale e alcune armoniche diampiezza trascurabile, mentre altre canne producono diverse armoniche di ampiezza

non trascurabile. Sono state sperimentate diverse “accordature” dello strumento. Si presentano qui i

valori delle frequenze di risonanza delle varie canne (fondamentali e armoniche, quandopresenti) e di altezza della corrispondente colonna d'aria, per un'accordatura in FAmaggiore.

Tabella 1 – Valori delle frequenze di risonanza delle canne

Figura 8 – Altezza delle canne e frequenze fondamentali

5. ConclusioniLe misure sulle note emesse dalle canne dell'organo ad acqua evidenziano spettri

sonori non molto definiti, come quelli che si potrebbero misurare in strumenti a fiato oad arco. Questa è probabilmente la ragione per la quale oggi non esiste una categoria distrumenti “ad acqua”. I suoni e le melodie prodotte risultano comunque piacevoli emolto naturali, confermando l'intuizione musicale e poetica di Leonardo.

6. BibliografiaJohn G. Landis, Music in Ancient Greece and Rome, Ed. Routledge, London and NewYork 1999 AA.VV., Leonardo da Vinci y la Musica, Min. Educacion Cultura y Deporte, Zaragoza,2003