Il suono

Materie:Tesina
Categoria:Scienze

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Testo

Argomento: Il suono
Nel corso di una normale giornata siamo continuamente sollecitati da una infinità di suoni, a volte gradevoli, come la musica, a volte sgradevoli, come il rumore del traffico. In ogni caso il suono è un fenomeno strettamente legato all’udito, cioè alla capacità di percepire le onde sonore.
Definizione....
Si chiama suono il movimento vibratorio di un corpo elastico capace di compiere delle oscillazioni di tipo meccanico che si propagano in tutte le direzioni e alle quali l’orecchio umano e animale è sensibile.
Caratteristiche....
Generalmente un’onda sonora viene rappresentata come una linea curva detta SINUSOIDE, di cui è importante conoscere alcuni elementi per poter capire le caratteristiche del suono.
La parte più alta è chiamata CRESTA la più bassa VENTRE e l’altezza dell’onda è detta AMPIEZZA (h). La distanza fra due creste è invece detta LUNGHEZZA D’ONDA ( ( = LAMBDA).
Le principali caratteristiche del suono sono:
• FREQUENZA D’ONDA (F), cioè il numero delle oscillazioni complete in un secondo (N) che compie nel periodo (T, unità di tempo).
F = N/T
Inoltre è proprio la frequenza a determinare se un suono è ACUTO, con vibrazioni più rapide e di piccola ampiezza, o GRAVE, meno vibrazioni e con piccole ampiezze (sono anche dette ISOCRONE).
L’unità di misura della frequenza è l’HERTZ (HZ) che corrisponde alle oscillazioni di un secondo e, per frequenze molto elevate, viene utilizzato un multiplo detto CHILOHERTZ (KHZ).
Proprio al numero di Hertz di un’oscillazione è legata la propagazione di suoni:
PERCETTIBILI, con una frequenza fra i 20 e i 20000 Hertz e sono percettibili a tutti.
INFRASUONI, con una frequenza inferiore ai 20 Hertz, come le onde sismiche, e sono anche detti SOTTOSUONI.
ULTRASUONI, con frequenza superiore ai 20000 Hertz e solo alcuni animali possono percepirli. Proprio a proposito di questi è nato uno speciale ramo della Fisica, inizialmente chiamato ELETTROACUSTICA poi ULTRACUSTICA, che studia produzione, propagazione e ricezione degli ultrasuoni attraverso metodi elettrici che hanno avuto un vasto sviluppo.
• VELOCITÀ DEL SUONO, non dipende né dalla frequenza né dall’intensità, ma dal mezzo attraverso il quale si propaga l’onda. Durante la propagazione infatti la frequenza rimane inalterata mentre, con l’aumentare della distanza dalla sorgente sonora, l’intensità diminuisce gradualmente. A dipendere questa attenuazione è anche il mezzo di propagazione:
OTTIMI CONDUTTORI, attenuano poco (ferro e aria).
ISOLANTI ACUSTICI, attenuano maggiormente (plastica e polistirolo).

MEZZO DI PROPAGAZIONE
VELOCITÀ DI PROPAGAZIONE
Alcol
1200 m/sec.
Acqua
1500 m/sec
Gomma
1500 m/sec
Ottone
3400 m/sec
Granito
4000 m/sec
Legno
1200-4000 m/sec
Vetro
4500 m/sec
Acciaio
5000 m/sec
Alluminio
5200 m/sec
Ferro
5000 m/sec
Aria
340 m/sec
• INTENSITÀ DELL’ONDA SONORA, in base alla quale si distinguono i suoni FORTI e DEBOLI ed è determinata dall’ampiezza dell’onda, la quale dipende a sua volta dalla forza di emissione del suono. L’intensità è quindi direttamente proporzionale all’ampiezza delle vibrazioni e si misura attraverso il DECIBEL (dB).
• TIMBRO DEL SUONO, cambia a seconda della sorgente sonora e del modo in cui vibra, quindi ogni suono è sempre diverso da un altro per quanto riguarda il timbro, ma può essere uguale per ampiezza e intensità .
• LA FORMA, o anche detta LA “LEGGE DEL MOTO VIBRATORIO”, è una caratteristica molto vaga e in apparenza non rappresentabile in precisione numerica; sembra ma non è così. Con i potenti mezzi di cui dispone la matematica, si riesce infatti ad analizzare ogni linea sinuosa, per quanto complicata e frastagliata che sia.
Questa indagine è celebre nella storia della Scienza col nome di “TEOREMA DI FOURIER” e ha dimostrato che alcune tracce a contorno liscio e regolare (figura A) indicano che il moto vibratorio del corpo elastico è un MOTO ARMONICO, caratterizzato semplicemente da frequenza e ampiezza (ad esempio il DIAPASON ).
Altre tracce, invece, più o meno frastagliate possono essere dovute ad un movimento composto di più moti armonici, aventi la stessa direzione. Possono quindi essere caratterizzate da una serie di numeri che indicano ampiezza e frequenza dei vari moti armonici componenti.
In altre parole dunque: in alcuni casi (pochi) si hanno VIBRAZIONI SEMPLICI quindi con una sola frequenza, in altri VIBRAZIONI COMPLESSE ovvero con più frequenze contemporaneamente e che si possono anche considerare la somma di varie vibrazioni semplici.
Inoltre si è scoperto che fra questa serie di vibrazioni se ne trova sempre una fondamentale, mentre le altre hanno ampiezze minori e frequenze multiple di quella della fondamentale (vengono chiamate VIBRAZIONI ARMONICHE o LE ARMONICHE ).
Propagazione del suono....
Durante la propagazione delle onde sonore non avviene alcuno spostamento di materia, ma una trasmissione di energia dalla sorgente sonora alle molecole del mezzo più vicino e poi a quello più lontano.
Affinché la propagazione abbia luogo, è necessario che esista, tra i due corpi, un qualunque mezzo (solido, liquido o gassoso) e se questo manca la propagazione non avviene.
Può inoltre avvenire in modi differenti proprio a seconda del mezzo: nei LIQUIDI E nei GAS attraverso ONDE LONGITUDINALI, mentre nei SOLIDI se ne presentano anche alcune TRASVERSALI, DI FLESSIONE, DI TORSIONE ED ELLITTICHE (dette di “RAYLEIGH”).
Importante da considerare è che la propagazione NON È ISTANTANEA, sebbene sia molto rapida.
Fenomeni acustici....
LA RIFLESSIONE.
Talvolta può capitare che un’onda sonora possa incontrare un ostacolo e quindi ritornare indietro in senso opposto, perciò si riflette.
Questo fenomeno può avvenire in due diversi modi:
1. Eco: si percepisce chiaramente se le onde riflesse non si sovrappongono con quelle emesse successivamente dalla sorgente.
2. Rimbombo: si verifica quando la distanza fra la sorgente e la parete riflettente è minima ed, in alcuni casi, prolunga il suono cosicché in certi ambienti chiusi si adottano degli accorgimenti (come le pareti fonoassorbenti).
3. Code sonore: si tratta di un fenomeno che si verifica nel caso in cui ci sia un prolungamento della percezione del suono, dopo che questo è cessato, a causa delle molteplici riflessioni avvenute.
La lunghezza di queste code si calcola in secondi (e non in metri) ed è un elemento molto importante per la bontà dell’audizione: code troppo corte o, ancora, troppo lunghe, non permetterebbero di sentire distintamente le parole di un discorso o di gustare un’esecuzione musicale. La loro lunghezza dipende inoltre dalla forma, dalla grandezza dell’ambiente, dal materiale di cui sono rivestite le pareti,...
Una speciale tecnica che studia e realizza le condizioni necessarie per ottenere la migliore udibilità possibile è sorta recentemente, prendendo il nome di ACUSTICA ARMONICA.
L’EFFETTO DOPPLER.
Si tratta del suono generato nel caso in cui sia o la sorgente, o lo ascoltatore oppure entrambi ad essere in movimento. Il nome è dovuto al fisico C. J. DOPPLER che nel 1842 studiò tale fenomeno.
LA RISONANZA.
Fenomeno acustico che si riscontra ogni qualvolta le vibrazioni sono rinforzate da una CASSA DI RISONANZA o CASSA ARMONICA, tipiche soprattutto degli strumenti musicali non elettrici.
Inquinamento acustico....
Si tratta di un problema di cui si sente parlare sempre più assiduamente, in quanto è una delle principali cause del degrado ambientale. Si intende infatti l’aumento dell’intensità sonora ambientale oltre una soglia accettabile.
Molte volte può causare danni irreversibili all’apparato uditivo e/o disturbi neuroendocrini, effetti psicosomatici e psicosociali, tachicardia, ecc. ecc.
In proposito la legge interviene imponendo dei limiti o facendo indossare adeguati dispositivi di protezione.

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