Il suono è una perturbazione
longitudinale prodotta da un corpo
che vibra con una certa
frequenza.
Le corde vocali di una persona, le
corde di una chitarra sono esempi
di sorgenti sonore.
Una sorgente sonora è un sistema in
vibrazione. Le vibrazioni sono delle
oscillazioni di ampiezza molto piccola, sono
trasmesse all’aria e si propagano fino al
nostro orecchio. La maggior parte dei mezzi
materiali trasmette i suoni; nel vuoto invece
il suono non si propaga e in alcuni mezzi
materiali,gli isolanti acustici, il suono si
propaga con difficoltà.
All’energia emessa da una sorgente sonora
si da il nome di energia acustica ( o
energia sonora).
Una caratteristica distintiva della sorgente
che produce il suono è la potenza acustica,
cioè l’energia che essa emette nel tempo:
P=E/delta t
P=potenza acustica(w);E=energia(J);delta
t=intervallo di tempo(s)
Le principali caratteristiche di un onda sonora sono:
• LA FREQUENZA: il numero d volte che il corpo
oscilla in un secondo, e quindi anche il numero di onde
generate in un secondo. Viene misurata in Hertz (Hz)
e viene indicata con la lettera “F”.
• LA VELOCITA’: dipende dal materiale in cui si
diffonde le onde e dalla temperatura. Viene misurata
in metri al secondo.
• LA LUNGHEZZA D’ONDA: è la distanza fra due
creste successive, di solito misurata in metri o suoi
sottomultipli
• IL PERIODO: cioè il tempo che intercorre tra due
vibrazioni successive ed è l’inverso della frequenza.
• L’AMPIEZZA: è l’unica grandezza slegata dal tempo e
indica il massimo spostamento dall’asse orizzontale.
L’onda del suono si propaga nell’aria. Durante la
propagazione avviene una compressione dell’aria
e poi una decompressione(con una diminuzione
della pressione).
In un mezzo omogeneo le onde sonore si
propagano con una velocità costante, perciò la
velocità del suono si calcola con:
v=d/t.
Nell’aria è di circa 340m/s.
Il suono si propaga anche nel suono e nei liquidi.
Quando un onda sonora incontra un
mezzo materiale, si possono verificare
tre fenomeni:
-RIFLESSIONE;
-TRASMISSIONE;
-ASSORBIMENTO.
Il fenomeno della riflessione avviene
quando l’onda sonora incontra un
ostacolo e giocano un ruolo
fondamentale le dimensioni dell’ostacolo
stesso. Questo fenomeno è significativo
solo se la dimensione dell’ostacolo è
maggiore rispetto alla lunghezza d’onda
dell’onda sonora che incide su di esso.
Se l’onda sonora incide in direzione
perpendicolare alla superficie riflettente
torna indietro nella stessa direzione.
Se invece la direzione di propagazione
dell’onda incidente non coincide con la
perpendicolare alla superficie
riflettente,l’onda riflessa si propaga in una
direzione che forma con la stessa
perpendicolare un angolo uguale a quello di
incidenza.
La velocità dell’onda incidente è uguale a
quella dell’onda riflessa,perché l’onda viaggia
nello stesso mezzo.
L’eco è l’esempio più noto di riflessione di
onde sonore.’esempio più noto di
riflessione di onde sonore.
Poiché la velocità del suono è
costante,il tempo che impiega
per andare e tornare dalla
parete riflettente si calcola
con:
t=2d/v
dove d è la distanza della
parete.
Le onde sonore possono essere
trasmesse attraverso un mezzo:per
esempio in un appartamento il suono è
trasmesso attraverso le pareti,i
pavimenti,le porte.
Se il suono arriva su un materiale che
non possiede le caratteristiche di
elasticità necessarie,non riesce a
propagarsi e in questo caso prevale l’
assorbimento.
I materiali che si comportano in questo
modo vengono detti “Fonoassorbenti”(la
moquette,la lana di vetro,il sughero).
L’intensità di un suono è il rapporto tra
la potenza acustica e l’aria della
superficie stessa:
I=P/A
L’unità di misura dell’intensità sonora è
W/m al secondo.
I suoni si distinguono per altezza,timbro e
intensità.
L’altezza distingue i suoni bassi o gravi,da
quelli alti o acuti. Essa dipende dalla
frequenza dell’onda,cioè dalla frequenza di
vibrazioni dalla sorgente:i suoni gravi
hanno frequenza basse,i suoni acuti hanno
frequenze alte,maggiore è la frequenza
dell’onda più acuto è il suono che si
percepisce.
L’intensità distingue i suoni
forti da quelli deboli;essa è
legata alla quantità di energia
che giunge sull’orecchio e
quindi all’ampiezza delle
vibrazioni a cui sono soggetti
gli strati d’aria in cui si
propaga il suono.
Il timbro,invece,è una
caratteristica del suono legata
alla forma dell’ onda.
Due suoni possono avere la
stessa intensità e la stessa
altezza,ma timbro diverso:una
tromba ha un timbro diverso da
un violino,anche se stanno
suonando la stessa nota.
Le caratteristiche uditive variano da un
individuo a una altro e cambiano anche con
l’età. In generale i suoni di frequenza
minore di 20Hz o superiori a 18Hz non sono
percepiti dall’orecchio umano.
I suoni che hanno frequenza inferiore a
20Hz sono detti Infrasuoni,quelli che
hanno frequenza superiore alla massima
udibile sono gli Ultrasuoni.
Quando una sorgente sonora e un
osservatore si muovono l’uno rispetto
all’altro,si verifica l’effetto Doppler:la
frequenza che l’osservatore percepisce è
diversa da quella che la sorgente emette.
In questo effetto si distinguono due casi:
- la sorgente si muove rispetto
all’osservatore fermo;
- l’osservatore si muove rispetto alla
sorgente ferma.
• Nel primo caso,supponiamo che la
sorgente sonora si muova in linea retta,a
velocità costante,avvicinandosi verso
l’osservatore.
Le onde sonore emesse dalla sirena non
sono concentriche,ma sono “schiacciate”
nel senso del movimento.
Viceversa,quando la sorgente si
allontana,l’osservatore riceve una
lunghezza d’onda maggiore e una
frequenza minore.
• Nel secondo caso possiamo dire che
l’effetto si verifica anche quando la
sorgente del suono rimane ferma e
l’osservatore si allontana o si avvicina.
Se egli si avvicina alla sorgente,la
frequenza è maggiore della frequenza
della sorgente.
Se invece l’osservatore si allontana
dalla sorgente la frequenza è minore di
quella emessa dalla sorgente.