CARATTERISTICHE DEL SUONO

Il suono è un'onda di compressione che si propaga nei mezzi solidi, liquidi e gassosi. È un'onda longitudinale, cioè le particelle dell'aria oscillano nella stessa direzione in cui si propaga l'onda sonora. Gli esseri umani sono dotati di orecchie, il nostro organo uditivo, che ci permette di percepire i suoni. L'orecchio è composto dal timpano, una sottile membrana capace di vibrare quando viene colpita da un'onda sonora. La vibrazione del timpano viene trasmessa a tre ossicini dell'orecchio medio, che a loro volta stimolano dei centri nervosi. Questi inviano un segnale al cervello, permettendoci di riconoscere e interpretare il suono. Esistono quindi delle caratteristiche fisiche e delle caratteristiche soggettive del suono legate alla nostra percezione

Le caratteristiche fisiche del suono sono: 

1)VELOCITA'

2)FREQUENZA

3)INTENSITA'

1)La velocità dipende dal mezzo di propagazione. La velocità del suono in aria alla temperatura di 20° è pari a 343m/s, a 0° è 330m/s mentre nei metalli è intorno a 6000m/s. La velocità del suono in aria dipende dalla temperatura e densità dell'aria.

2)La frequenza percepita dall'orecchio umano varia da 20Hz a 20000Hz

Ovviamente l'intervallo si assottiglia con l'età.

Le frequenze f<20Hz sono dette INFRASUONI mentre quelle f>20000Hz sono dette ULTRASUONI.

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Gli animali percepiscono intervalli diversi. Ad esempio il cane arriva a percepire fino a 40000Hz mentre il gatto arriva a 65000Hz. Gli elefanti sentono anche gli infrasuoni di pochi Hz. I delfini comunicano con gli ultrasuoni.

Le onde sismiche sono percepite come infrasuoni a bassa frequenza.

2)Intensità o volume del suono è la quantità di energia dell'onda che investe 1 m² di superficie in 1 secondo. Si misura in W/m². Ricordiamo che l'energia dell'onda è direttamente proporzionale al quadrato dell'ampiezza. Infatti l'energia nel moto armonico è data da: E=1/2 k A²

L'orecchio umano percepisce intensità sonore che vanno da 10⁻¹² W/m² che è la soglia dell'udibile a 1 W/m² che corrisponde alla rottura del timpano.  

SOGLIA UDIBILE: 10⁻¹² W/m²

SOGLIA DOLORE: 1 W/m²

In mezzo abbiamo l'intensità che corrisponde a gente che dialoga I=10⁻⁶ W/m² .  L'intervallo d'intensità udibile è molto ampio. Per avere la sensazione di sentire il doppio dell'intensità bisogna moltiplicare per 10 il suo valore espresso in W/m².

Per questo si definisce una nuova scala logaritmica dove viene detto BEL l'ordine di grandezza del valore di I e si chiama intensità sonora in decibel 10x il logaritmo decimale del rapporto tra l'intensità espressa in W/m² e l'intensità della soglia udibile presa come riferimento:

Ad esempio l’intensità sonora della soglia udibile in decibel corrisponde a 10Log1=0 dB mentre quella della soglia del dolore è 120 decibel. L'intensità sonora dipende dalla variazione di pressione dell'aria. La sensazione sonora di più piccola intensità, ha una variazione di pressione di 20 μPa (ovvero 20 milionesimi di Pa, e circa 5 miliardi di volte più debole della pressione atmosferica), mentre quella che induce una sensazione sonora di massima intensità (senza produrre un danno al nostro sistema uditivo), ha una variazione di pressione di 20 Pa. Questo vuol dire che il nostro sistema uditivo è sensibile ad un intervallo costituito da un milione di variazioni di pressione. 

L'intensità dipende anche dalla distanza dalla sorgente. Immaginiamo una sorgente puntiforme che genera in suono di intensità I che si propaga uguale in tutte le direzioni. L'energia totale dell'onda generata in un secondo è data da E=P·t 

Ad una distanza x dalla sorgente questa energia investe una superficie sferica S=4𝜋x²

Quindi l'intensità è proporzionale all'inverso del quadrato della distanza secondo la formula:

L'intensità diminuisce quindi molto velocemente. Ad esempio se ci allontaniamo del doppio l'intensità diventa solo un quarto di quella generata dalla sorgente. Possiamo anche scrivere:

Possiamo dire che l'intensità sonora è inversamente proporzionale al quadrato della distanza.

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