Fenomeni ondulatori

Il suono

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Le onde acustiche sono onde meccaniche longitudinali: esse si propagano, a partire dalla sorgente, in tutte le direzioni dello spazio tridimensionale. Le molecole investite dall'onda vibrano lungo il raggio di propagazione e quindi nella stessa direzione di propagazione dell'onda, provocando fasi alternate di compressione (alta densità e pressione) e di rarefazione (bassa densità e pressione) del mezzo.

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Le onde sonore sono onde acustiche comprese fra 20 Hz e 20 kHz, cioè l'intervallo di frequenze udibili dall'orecchio umano.

All'aumentare della frequenza aumenta l'altezza del suono. Onde sonore di frequenza inferiore a 20 Hz si dicono infrasuoni, onde acustiche di frequenza superiore a 20 kHz si dicono ultrasuoni.

Se il mezzo è isotropo, i fronti d'onda emessi da una sorgente puntiforme sono delle sfere concentriche e i raggi di propagazione sono tutte le semirette uscenti dalla sorgente. La velocità del suono dipende dalle proprietà elastiche e inerziali del mezzo ed è più elevata nei mezzi solidi rispetto a quelli liquidi o gassosi.

mezzovelocità (m/s)
aria (a 0°C)331
aria (a 20°C)343 (=1235 km/h)
acqua (a 20°C)1482
acqua di mare1522
acciaio5941
Un suono può essere alto o basso a seconda della sua frequenza, forte o debole a seconda della sua intensità.

Come abbiamo già visto, l'intensità è definita come la potenza trasmessa dalla sorgente su una unità di superficie e diminuisce man mano che l'onda si allontana dalla sorgente. La minima intensità percepibile dall'orecchio umano, detta intensità di riferimento, è I0 = 10-12 W/m2

La gamma di intensità a cui può adattarsi l'orecchio umano è vastissima: si va dalla intensità di riferimento fino a suoni 1024 volte maggiori! La stessa cosa accade se ci riferisce alla variazione di pressione, piuttosto che all'intensità. Per trattare meglio questa enorme gamma di potenze del 10, si usa una scala logaritmica che si basa sull'esponente del 10. Quando i numeri crescono molto, i logaritmi crescono molto meno.

Potenza del 101101001000
Logaritmo0123
Si chiama logaritmo in base 10 di un certo numero, l'esponente che bisogna dare a 10 per ottenere quel numero.
Quanto vale il logaritmo in base 10 di 1 milione?
  1. 3
  2. 6
  3. 9
Si definisce livello sonoro β di un suono di intensità I,

β = 10 log (I / I0)

dove I0 = 10-12 W/m2 è l'intensità di riferimento. Il livello sonoro si misura in decibel (dB)
fenomenolivello sonoro in dB
soglia dell'udibile0
foglie nel bosco10
biblioteca40
conversazione60
valore massimo consentito al chiuso75
traffico medio80
traffico pesante90
martello pneumatico100
concerto rock110
soglia del dolore120

Copyleft Ludovica Battista

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