 Noi siamo continuamente circondati da onde anche se
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non ce ne accorgiamo.
La luce che ci raggiunge da una fonte luminosa è un
onda.
Il suono che ci arriva da una radio o apparecchio TV è
anch’essa un onda.
La stessa TV non potrebbe trasmettere nulla se non vi
arrivassero segnali sotto forma di onde
Per non parlare delle onde del mare che sono quelle
più facili da visualizzare
Ma cosa è un onda?
 Immaginiamo una superficie di acqua essa appare
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perfettamente liscia
Se però vi gettiamo un sasso osserviamo
immediatamente delle increspature concentriche che
partono dal punto in cui è caduto il sasso e si
allontanano da esso
Possiamo facilmente constatare che non si genera una
sola increspature ma tante che si succedono in serie
Questo ci fa capire che l’acqua, nel punto in cui è
caduto il sasso, continua ad oscillare anche se la causa
di queste oscillazioni (il sasso) non c’è più
Chiamiamo onde queste oscillazioni che si
propagano nell’acqua
 Continuiamo a fissare la mostra attenzione alle onde
che si propagano sulla superficie dell’acqua e
chiediamoci se l’acqua si muove in orizzontale (il
movimento verticale è evidente perché noi osserviamo
la superficie dell’acqua alzarsi e abbassarsi)
 Per fare questo basta prendere un galleggiante e vedere
quello che succede
 Quello che noi vediamo è che il galleggiante si sposta
dal basso verso l’alto ma rimane al suo posto
 Questo indica che non c’è trasporto di acqua
perciò la perturbazione trasporta energia ma non
materia
 Immaginiamo di attaccare una coda ad un gancio e di
prendere l’altra estremità e di oscillarla in verticale
senza fermarci
 Si genera quella che si chiama onda periodica che
assume una forma caratteristica della sinusoide.
 Si chiamano periodiche quelle onde che si
ripresentano identiche dopo un certo periodo di
tempo
 Queste onde sono interessanti perché sono le più
comuni e se ne prendiamo un’istantanea siamo in
grado di individuare quelli che sono gli elementi
caratteristici di un onda
 Innanzitutto individuiamo parti più elevate e parti più
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basse.
Chiamiamo cresta la parte più alta e ventre la parte
più bassa
L’insieme di una cresta e di un ventre costituisce
l’oscillazione completa
La distanza fra due creste o due ventri prende il nome
di lunghezza d’onda ()
La distanza verticale che separa la cresta o un ventre
dalla situazione di riposo prende il nome di ampiezza
dell’onda (A)
Chiamiamo periodo (T) il tempo necessario a
compiere un oscillazione completa
 Chiamiamo frequenza (f) il numero di
oscillazioni che un onda compie in un secondo
 La frequenza si misura in hertz (Hz)
 Si definisce hertz la frequenza di un onda che ha
un’oscillazione al secondo; le dimensioni sono
 Il periodo e la frequenza sono legati dalla seguente
relazione:
 Se io osservo un onda in un periodo completo osservo
un oscillazione completa ma se io focalizzo la mia
attenzione su una cresta vedo la posizione della cresta
diventare prima ventre e poi nuovamente cresta.
 Questo significa che in un periodo T l’onda si è
spostata di uno spazio pari alla lunghezza d’onda.
 Si definisce velocità dell’onda il rapporto fra la
lunghezza d’onda () e il periodo T Sapendo che
otteniamo
 Se io prendo in considerazione un’onda
generata da un sasso lanciato su uno
stagno osservo che mentre le onde si
propagano
sulla
superficie
la
perturbazione è perpendicolare alla
direzione di propagazione dell’onda
 Chiamo questo tipo di onde trasversali
 Questa
volta al muro fissiamo una molla e
immaginiamo di prendere l’altro estremo e di
muoverlo avanti e indietro.
 Così facendo si genereranno delle zone di
compressione e rarefazione che si propagheranno
lungo la molla
 Questo significa che le particelle della molla
oscilleranno nella stessa direzione con cui si propaga
l’onda
 Chiamo chiamiamo questo tipo di onda onda
longitudinale.
 Si definisce suono l’insieme delle onde
longitudinali generate da un oggetto che vibra (es.
una corda di violino) detto sorgente sonora.
 Il suono, essendo un onda meccanica, può propagarsi
solo all’interno di un mezzo materiale e non può
propagarsi nel vuoto
 Per avere un’idea di come possa prodursi un suono
basta mettere la mano vicino ad un altoparlante di uno
stereo
 Durante la produzione del suono noi sentiamo che
l’altoparlante vibra e questo produce nell’aria zone di
compressine e dilatazione che si propagano
allontanandosi dalla sorgente
 Tutto questo ci ricorda da vicino ciò che abbiamo visto
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nella molla
Continuando a vibrare l’altoparlante genera
continuamente zone di compressione e zone di
rarefazione che si propagano sfericamente nello spazio
originando l’onda sonora
La lunghezza d’onda  di un’onda sonora è data
dalla distanza che separa due zone di
compressione
Ma come facciamo a sentire il suono?
Quando le onde sonore arrivano al nostro orecchio
fanno vibrare una membrana chiamata timpano con le
stesse caratteristiche dell’onda sonora
Questo moto è tradotto in suono dal cervello
 La velocità del suono dipende dal mezzo in cui si
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propaga pertanto essa sarà molto diversa a seconda dei
materiali attraversati.
In prima approssimazione essa dipende dallo stato
fisico del mezzo (solido, liquido e gas) viaggiando più
velocemente nei solidi e meno nei gas
Nell’aria è di circa 340 m/s (dipende dalla temperatura
e umidità dell’aria)
In acqua è di circa 1500 m/s (dipende dalla
temperatura e dalla salinità)
Nell’acciaio 5960 m/s
 Si definisce frequenza di un suono il
numero di lunghezze d’onda che
attraversano un punto dello spazio in un
secondo
 Es. se un suono ha una frequenza di 100 Hz significa
che in un secondo un punto dello spazio subisce 100
cicli di rarefazione e compressione
 Quando facciamo vibrare un diapason noi otteniamo
un suono puro e l’aspetto dell’onda sonora è simile a
quello classico
 Qualsiasi altro strumento musicale però emette un
suono più complesso in cui insieme alla frequenza
fondamentale sono riconoscibili altre onde dette
armoniche che modificano profondamente l’aspetto
dell’onda
 In questo caso il suono si dice complesso
 Se nell’onda sonora non riusciamo a distinguere alcuna
regolarità abbiamo il rumore
 Noi riusciamo a percepire suoni che vanno da 20 Hz a
20000 Hz
 È possibile generare suoni a frequenza minore o
maggiore del campo di udibilità
 I primi si chiamano infrasuoni mentre i secondi
ultrasuoni
 Queste frequenze sono utilizzati da altri animali, ad es.
i pipistrelli emettono tutta una serie di ultrasuoni che
gli permettono di orientarsi nello spazio captando gli
echi di ritorno, mentre i rinoceronti percepiscono gli
infrasuoni
 Le zone di compressione di un’onda sonora causano un
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aumento di pressione
La differenza fra la pressione nella zona di
compressione e la pressione normale determina
l’ampiezza del suono
Noi percepiamo questa ampiezza come volume del
suono
Quando l’ampiezza è bassa il volume è basso e il suono
trasporta poca energia
Quando l’ampiezza è alta, il volume è alto e il suono
trasporta una quantità di energia maggiore
 Il decibel è un' unità di misura utilizzata per
misurare il livello di pressione sonora(cioè
l’intensità o volume del suono).
 Il decibel prende come riferimento i il valore di volume
minimo udibile dall’uomo a cui viene assegnato il
valore di 0 dB (dB è il simbolo di decibel)
 Tutti gli altri valori si basano sempre su un valore
minimo che è usato come riferimento.
 La scala è fatta in modo che il volume di 1 dB
corrisponde a un suono 10 volte maggiore di quello
minimo udibile dall’uomo
 Ovunque si sentono suoni, anche il silenzio di un
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bosco ha i suoi decibel (≈ 20 dB), a questo livello il
suono da una sensazione di benessere ma man mano
che aumenta il volume si possono avvertire fastidi fino
a d arrivare alla soglia del dolore a circa 130 dB.
Senza arrivare alla soglia del dolore anche valori più
bassi ma prolungati nel tempo possono causare seri
problemi. Secondo le norme di sicurezza del lavoro
abbiamo:
90 dB - danni con 8 ore al giorno
100 dB - danni con 2 ore al giorno
110 dB - danni con 30 minuti al giorno
120 dB - danni con 7,5 minuti al giorno
 I danni biologici da esposizione a rumore eccessivo
possono essere diversi:
1. Ipoacusia (diminuzione della capacità di sentire
suoni)
2. Disturbi nervosi (insonnia, irritabilità, diminuzione
di concentrazione)
3. Disturbi cardiaci
4. Disturbi respiratori
5. Disturbi gestrici
6. Disturbi intestinali
Ci sono dei comportamenti che si possono tenere per
prevenire i danni da rumore:
1. Isolare le abitazioni attraverso assorbenti acustici se
si vive vicino a zone rumorose (strade a scorrimento
veloce, aeroporti, ferrovie, zone industriali)
2. Evitare luoghi troppo rumorosi
3. Tenere basso il livello di televisori, radio e stereo
4. Usare le apposite cuffie paraorecchie se si lavora in
ambienti rumorosi
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 L'eco è un fenomeno acustico dovuto alla riflessione
delle onde sonore da parte di un ostacolo.
 Per verificarsi è necessario che si verificano alcune
condizioni, ad esempio la distanza dell’ostacolo debba
essere almeno di 20 metri visto che la distanza
percorsa del suono nel tempo necessario a pronunciare
una parola è di almeno 38 m.
 Se la distanza è minore si udirà solo un fastidioso
rimbombo.
 Questo fenomeno di riflessione delle onde sonore
viene anche sfruttato in alcuni strumenti come il sonar
(per misurare in acqua la distanza degli oggetti).
 L'effetto Doppler è un cambiamento apparente
della frequenza o della lunghezza d’onda che
dipende dal moto fra sorgente sonora e
osservatore.
 L’effetto prende il nome da Christian Andreas Doppler,
che nel 1845 verificò la sua analisi in un famoso
esperimento: si stese accanto ai binari della ferrovia, e
ascoltò il suono emesso da un vagone pieno di
musicisti, assoldati per l'occasione, mentre si
avvicinava e poi mentre si allontanava.
 Confermò che l'altezza del suono era più alta quando
l'origine del suono si stava avvicinando, e più bassa
quando si stava allontanando
 La vita quotidiana offre una vasta gamma di casi in cui
è applicato l’effetto doppler: ambulanze, clacson ecc.
 Tutti quanti abbiamo sentito che la sirena di
un’ambulanza produce un suono più acuto mentre si
avvicina e un suono più grave mentre si allontana
 L’effetto doppler viene usato anche in astronomia per
misurare la velocità con cui stelle e galassie si
avvicinano o si allontanano da noi ( la luce appare più
blu se si avvicina e più rossa se si allontana), e in
alcune forme di radar per misurare la velocità di
determinati oggetti rilevati.
 Si parla di “muro del suono” perché la resistenza dell’aria
aumenta sempre di più con l’aumentare della velocità
dell’aereo, e diventa elevatissima (quasi una barriera fisica)
quando la velocità si approssima a Mach 1 (una velocità
uguale a quella del suono).
 Quando si raggiunge questa velocità le molecole d’aria non
fanno più in tempo a spostarsi per lasciare spazio all’aereo e
vengono urtate, provocando il famoso fenomeno del “bang”
sonico.
 Il primo uomo che superò il muro del suono fu il generale
americano Chuck Yeager, su un X-1, il 14 ottobre 1947.
Yeager descrisse così la sua esperienza: «A un certo punto
l’ago del machmetro cominciò a oscillare: salì a 0,965 e di
colpo superò il limite.
 Due anni fa Leonard Weinstein, della Nasa, fotografò
l’onda d’urto sfruttando il diverso modo in cui la luce
attraversa gli strati d’aria a seconda della loro densità