Elementi di Acustica Applicata
http://pcfarina.eng.unipr.it/Acustic-Illum-2015.htm
Angelo Farina
Dip. di Ingegneria Industriale - Università di Parma
Parco Area delle Scienze 181/A, 43100 Parma – Italy
[email protected]
2 ottobre 2015
Il Fenomeno Sonoro
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Fenomeno sonoro
2 ottobre 2015
Il Fenomeno Sonoro
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IL SUONO
• Il suono è generato dalla
variazione di pressione in
un mezzo materiale (fluido o
solido) che si propaga senza
trasporto di materia.
• Esso è caratterizzato da
alcune grandezze
fondamentali quali
l'Ampiezza, la frequenza o il
periodo di oscillazione, la
lunghezza d'onda e la
celerità di propagazione nel
mezzo attraversato.
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Il Fenomeno Sonoro
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Fenomeno sonoro: generalità
Il fenomeno sonoro è caratterizzato dalla propagazione di
energia meccanica dovuta al rapido succedersi di compressioni
ed espansioni di un mezzo elastico; tale energia, che ha
origine in una sorgente sonora, si propaga nel mezzo stesso
per onde con velocità finita. Perché il fenomeno nasca e si
propaghi occorre dunque che esista:
• una “sorgente sonora”
• un “mezzo elastico”
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Il Fenomeno Sonoro
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Sorgente sonora (1):
Sorgente sonora: superficie piana che si muove di moto
armonico semplice ad una estremità di un condotto di
lunghezza infinita nel quale si trova un mezzo elastico in
quiete.
Rarefazioni
Compressioni
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Sorgente sonora (2):
Il moto armonico del pistone è caratterizzato dalla frequenza “f”
con cui la superficie piana si muove.
“f” = frequenza, numero di cicli compiuti dalla superficie piana in
un secondo e viene espressa in “hertz” (Hz);
“T” = periodo, tempo necessario a compiere un ciclo;
“” = velocità angolare;
Relazioni tra le varie grandezze:
f = 1/T
ed
f = / 2
(Hz)
Se la frequenza del fenomeno è compresa tra 20 e 20000 Hz, la
perturbazione è percepita dall’orecchio dell’uomo e si parlerà di
fenomeno acustico o sonoro.
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Sorgente sonora (3):
La superficie del pistone si muove di moto armonico semplice:
•
spostamento =
s = so cos(t),
•
velocità =
v = ds/dt = -so sen ( t),
•
accelerazione =
a = dv/dt = - 2 so cos( t),
dove so rappresenta il valore dello spostamento massimo della
superficie del pistone.
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Mezzo elastico:
Le proprietà elastiche e la massa del mezzo elastico stabiliscono la
“velocità” con cui la perturbazione si trasmette e la quantità di
energia meccanica trasferita dalla sorgente nella unità di tempo (W).
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Velocità di propagazione e lunghezza d’onda:
La perturbazione, generata nel mezzo elastico dal movimento delle
particelle a contatto con la superficie vibrante della sorgente, si
propaga con una velocità “c0” che, nel caso dell’aria secca e alla
temperatura t (°C), vale:
• c0 = 331.4 + 0.6t
(m/s)
la lunghezza d’onda “”, fissata la frequenza “f” del moto
armonico della sorgente, dipende dal valore della velocità c0 secondo
la relazione:
c    R T
•
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c0

f
0
(m)
  1.41
R  287 ( J / kgK )
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T  t  273 ( K )
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Legame frequenza-lunghezza d’onda:
All’aumentare della frequenza si riduce la lunghezza d’onda della
perturbazione sonora
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Velocità di propagazione in mezzi diversi:
• Velocità del suono in aria @ 20°C
• Velocità del suono in mezzi diversi
 340 m/s
• Velocità
distillata
del
suono
in
acqua
c
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E

E  m.elastico
  densità
( N / m 2 ) 11
( kg / m 3 )