Pneumatica, I – Erone di Alessandria

In questi passi della Pneumatica, Erone di Alessandria descrive due differenti organi pneumatici: un organo da altare azionato manualmente e un secondo strumento mosso dalla forza del vento tramite un meccanismo simile a un mulino. Il testo illustra in dettaglio i sistemi di compressione e distribuzione dell’aria, soffermandosi su pistoni, valvole, serbatoi idraulici, condotti e dispositivi di apertura delle canne sonore. Particolare interesse riveste la descrizione dei meccanismi di comando delle canne, nei quali si riconoscono forme primitive di tastiera e sistemi automatici di alimentazione dell’aria applicati alla produzione musicale.

76. Un organo da altare azionato manualmente

Sia ABCD (fig. 76) un piccolo altare di bronzo contenente acqua. Nell’acqua si inverta una semisfera cava, detta pnigeo , EFGH , che permetterà il passaggio dell’acqua sul fondo. Dall’alto di questae comunicando con essoSi salgano due tubi sopra l’altare; uno di essi, GKLM , piegato all’esterno dell’altare e comunicante con una scatola, NXOP , capovolta, la cui superficie interna sia perfettamente livellata per alloggiare un pistone. In questa scatola si inserisca accuratamente il pistone RS , in modo che non entri aria lateralmente; e al pistone si attacchi un’asta, TU , di grande resistenza. Ancora, si attacchi all’asta del pistone un’altra asta, UQ , che si muova attorno a un perno in U , e che agisca anch’essa come la trave di una leva sull’asta verticale WY , che deve essere ben fissata. Sul fondo capovolto della scatola NXOP si poggi un’altra scatola più piccola, Z , comunicante con NXOP e chiusa da un coperchio superiore: nel coperchio c’è un foro attraverso il quale l’aria entrerà nella scatola. Si metta una piastra sottile sotto il foro nel coperchio per chiuderlo, sostenuta da quattro perni passanti attraverso i fori nella piastra e dotati di teste in modo che la piastra non possa cadere: una tale piastra è chiamata valvola. Ancora, lascia che un altro tubo, FI , salga da FG , comunicando con un tubo trasversale, A´ B´ , su cui poggiano i tubi A , A , A , comunicanti con il tubo e che hanno alle estremità inferiori piccole scatole, come quelle usate per il denaro; queste scatole comunicano con i tubi e i loro orifizi B , B , B , devono essere aperti. Attraverso questi orifizi lascia scorrere coperchi perforati, in modo che, quando i coperchi vengono spinti a fondo, i fori in essi coincidano con i fori nei tubi, ma, quando i coperchi vengono tirati verso l’esterno, la connessione si interrompe e i tubi sono chiusi. Ora, se la trave trasversale UQ viene premuta in Q , il pistone RS si solleverà e spingerà fuori l’aria nella scatola NXOP ; l’aria chiuderà l’apertura nella piccola scatola Z mediante la valvola descritta sopra e passerà lungo il tubo MLKG nell’emisfero: di nuovo passerà fuori dall’emisfero lungo il tubo FI nel tubo trasversale A´ B´ e fuori dal tubo trasversale nei tubi, se le aperture nei tubi e nei coperchi coincidono, cioè se i coperchi, tutti o alcuni di essi, sono stati spinti a fondo.

Affinché, quando vogliamo che uno qualsiasi dei tubi suoni, i fori corrispondenti possano essere aperti e richiusi quando vogliamo che il suono cessi, possiamo utilizzare il seguente dispositivo. Immaginiamo che una delle scatole alle estremità dei tubi, CD , sia isolata, D essendo il suo orifizio, E il tubo comunicante, RS il coperchio ad essa applicato e G il foro nel coperchio non coincidente con il tubo E. Prendiamo tre barre snodate FH , HM , MM ² , di cui la barra FH è fissata al coperchio SF , mentre il tutto si muove attorno a un perno in M ^​​3. Ora, se premiamo, con la mano, l’estremità M ² verso D l’orifizio della scatola, spingeremo il coperchio verso l’interno e, quando sarà dentro, l’apertura in esso coinciderà con quella nel tubo. Affinché, quando ritiriamo la mano, il coperchio possa essere estratto spontaneamente e chiudere la comunicazione, si può utilizzare il seguente dispositivo. Sotto le scatole si lasci scorrere un’asta, M ⁴ M ⁵ , uguale e parallela al tubo A´ B´ , e si fissino a questa delle strisce di corno, elastiche e curve, di cui M ⁶ , di fronte a CD , è una. Una corda, fissata all’estremità della striscia di corno, viene fatta passare intorno all’estremità H , in modo che, quando il coperchio è una volta spinta fuori, la corda si tende; se, quindi, premiamo l’estremità M ² e spingiamo il coperchio verso l’interno, la corda tirerà con forza il pezzo di corno e lo raddrizzerà, ma, quando la mano viene ritirata, il corno tornerà nella sua posizione originale e allontanerà il coperchio dall’orifizio, così da distruggere la corrispondenza tra i fori. Applicato questo accorgimento alla cassa di ogni canna, quando vogliamo che una canna suoni, dobbiamo premere il tasto corrispondente con le dita; e quando vogliamo che uno dei suoni cessi, rimuovi le dita, dopodiché i coperchi verranno estratti e le canne cesseranno di suonare.

L’acqua viene versata nell’altare affinché l’aria sovrabbondante (intendo, naturalmente, quella che viene spinta fuori dalla cassa e spinge l’acqua verso l’alto) possa essere confinata nell’emisfero, in modo che i tubi che sono liberi di suonare possano sempre avere una riserva. Il pistone RS , quando sollevato, spinge l’aria fuori dalla cassa nell’emisfero, come è stato spiegato; e quando premuto, apre la valvola nella piccola cassa Z. In questo modo la cassa viene riempita d’aria dall’esterno, che il pistone, quando spinto di nuovo verso l’alto, spingerà di nuovo nell’emisfero. Sarebbe meglio che l’asta TU si muovesse attorno a un perno in T , per mezzo di un singolo [anello] R , che può essere inserito nella parte inferiore del pistone e attraverso il quale deve passare il perno, affinché il pistone non possa essere tirato di lato, ma salire e scendere verticalmente.

77.Un organo d’altare azionato dall’azione di un mulino a vento.

La costruzione di un organo dal quale, quando soffia il vento, si produca il suono di un flauto. Siano A, A, A (fig. 77) le canne; B C il tubo trasversale che comunica con esse; D E il tubo verticale; ed E F un altro tubo trasversale che conduce da D E in una cassa G H, la cui superficie interna è resa uniforme per adattarsi a un pistone.

In questa cassa si inserisce il pistone K L, che può scendere liberamente al suo interno. Al pistone è fissata un’asta M N, e a questa un’altra, N X, che agisce sull’asta P R. In N vi sia un perno che si muove agevolmente, e all’estremità X si fissi una piccola piastra X O, vicino alla quale deve essere collocata un’asta S, mobile su perni di ferro inseriti in un telaio che può essere spostato.

All’asta S si fissino due piccole ruote, U e Q: la ruota U è dotata di perni disposti vicino alla piastra X O, mentre la ruota Q ha larghe pale simili a quelle di un mulino a vento. Quando tutte queste pale, spinte dal vento, fanno girare la ruota Q, l’asta S ruoterà, così che la ruota U e i perni ad essa fissati colpiranno a intervalli la piastra X O sollevando il pistone; quando il perno si allontana, il pistone, scendendo, spingerà l’aria contenuta nella cassa G H nei tubi e nelle canne, producendo il suono.

Possiamo sempre orientare il telaio che contiene l’asta S verso il vento dominante, affinché la rotazione sia più rapida e uniforme.