DIDATTICA della FISICA 2010
FISICA e MUSICA
ovvero:
rumori, suoni, musica:
la scienza di cio' che si ascolta
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Un percorso scientifico per “leggere” l’arte
Matematica e fisica non solo come lavagne
affollate di formule ed esperimenti
complicati
La musica non solo come successione di
suoni e sensazioni
Acustica ambientale
Il problema: raccogliere la maggiore quantità
possibile di energia sonora dalla sorgente!
Ad 1 m di distanza la sfera è di 13 m2, l’orecchio
raccoglie su 10 cm2. Si riceve circa 1/10000
dell’energia emessa. A 10 m di distanza l’area è 1300
m2, si riceve 1/1000000!
Rinforzo per riflessione: specchio acustico
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Creazione di sorgenti virtuali
Analogia con l’ottica
Differenze causate dalla diffrazione
sonora
Acustica all’aperto
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aspetti storici
riflessioni multiple
pareti focalizzanti
Problemi legati a:
Dispersione in frequenza
Eccessiva focalizzazione
Acustica al chiuso
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Riflessioni multiple: riverberazione
Paragoni con l’ottica
Effetti di amplificazione e di assorbimento
Riverbero acustico
Formazione del suono in un ambiente chiuso
Segnale singolo,
rapido
Segnale sostenuto,
continuo
Analisi temporale del riverbero
spegnimento
composizione
Tempo di riverbero
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Riduzione del segnale di 60 dB
Dipendenza dal potere assorbente
dell’ambiente
Calcolo dell’area assorbente efficace, A
Dipendenza dalla densità energetica ovvero
dal volume V
Tempo di riverbero  0.16 x V / A
Scelta dei materiali
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Assorbitori di acuti (porosi, rugosi, forati)
Assorbitori di bassi (grandi, morbidi)
Ruolo del pubblico come assorbitori di acuti
Area efficace di 0.5 m2 a 500 Hz
Soggiorno a 1000 Hz, 4m x 5m x 3m = 60 m3.
soffitto (intonaco) = 20 m2 x ci = 2 m2;
pavimento (tappeto) = 20 m2 x ct = 8 m2;
pareti (3 intonaco, 1 tenda) = (12 m2 x 2 +15 m2 )x ci +15 m2 x ce= 8.65 m2;
Area totale A = 18.65 m2; tempo di riverbero = 0.16*60/18.65=0.5 sec.
Auditorium da 500 posti: t riv = 5 sec (vuoto), 1.2 sec (pieno)
dipendenza dalla frequenza
Scelta del tempo di riverbero adatto
aspetti di “chiarezza” (qualità acustica)
Parametri di qualità acustica
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Vivezza (tempo di riverberazione adatto)
Pienezza (rapporto fra intensità diretta e riflessa)
Chiarezza (contrario di pienezza, importante per il
parlato)
Intimità (senso di vicinanza fra sorgente ed
ascoltatore, legata al tempo fra suono diretto e primo
riflesso)
Calore (tempo lungo per i bassi, meno per gli acuti)
Brillantezza (contrario di calore, tempi confrontabili
per bassi ed acuti)
Trama (assenza di risonanze e di fuochi acustici)
Fusione (equilibrio dei suoni nella sala)
Insieme (equilibrio dei suoni sul palco)
Rumore (interno ed esterno a basso livello)
Bibliografia Essenziale
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E.Hecht , Fisica I – Zanichelli
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P. A. Tipler , Corso di Fisica I – Zanichelli
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A. Frova, Fisica nella musica – Zanichelli
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I. Johnston, Measured Tones – I.O.P.
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J. R. Pierce, La Scienza del Suono – Zanichelli NCS 5
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N. H. Fletcher, T.D. Rossing, The Physics of Musical
Instruments - Springer