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Il suono

Il Suono

Il suono è un fenomeno fisico prodotto da una vibrazione meccanica in un mezzo di propagazione;
La propagazione del suono, intesa come successione di pressioni e di decompressioni, può avvenire anche in altri mezzi elastici. La vibrazione può essere prodotta da vari tipi di sorgente come il semplice parlare, congegni in movimento, macchine o parti di esse, veicoli, da percussioni, impatti, esplosioni, da membrane; una successione continua di pressioni e di depressioni dell’aria, regolarmente intervallate vengono definite onde sonore.

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Le onde sonore si caratterizzano in base alla frequenza, ossia numero di compressioni C e decompressioni R che si verificano nell’unità di tempo, alla lunghezza d’onda intesa come distanza fra due successive compressioni, alla velocità di propagazione. Si definisce l’ampiezza delle onde sonore come variazione della pressione dell’aria rispetto alla condizione di riposo, ossia alla normale pressione atmosferica: tale ampiezza è definita pressione sonora

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Velocità del suono

Il tempo che le particelle impiegano per trasmettere il loro movimento agli strati successivi dipende dalla velocità di propagazione, che a sua volta dipende dalla massa e dalla elasticità del mezzo.Per l’aria, nell’ipotesi che questa agisca come gas ideale, si può dimostrare che la velocità c di propagazione dipende soltanto dalla sua temperatura assoluta: con T = temperatura dell’aria in °C . Alla temperatura ambiente di 20 °C si ha una velocità di propagazione pari a circa 344 m/s.

Lunghezza d’onda
Per lunghezza d’onda si intende la distanza fra due massimi di pressione (o fra due minimi), in altri termini la distanza percorsa dall’onda sonora durante un’oscillazione completa. Nel campo dell’udibile varia tra circa 17m (corrispondenti a 20Hz) e 17mm (corrispondenti a 20000 Hz). Poichè lunghezza d’onda e frequenza sono inversamente proporzionali, ad alte frequenze corrispondono lunghezze d’onda piccole e viceversa.


La frequenza
La frequenza f esprime la misura fisica del numero di oscillazioni che si verificano nell’unità di tempo: l’ unità di misura è l ’Hertz (simbolo Hz): 1Hz=1/s, ossia l’inverso di 1s. Il campo di valori percepibili dall’orecchio umano varia tra circa 20 Hz e 20000 Hz. La relazione che lega la frequenza alla lunghezza d’onda è data da λ = c / f dove c è la velocità del suono e f è la frequenza

Pressione sonora 
Come già si è detto, per pressione sonora si intende la variazione della pressione dell’aria attorno al suo valore di riposo. Comparata al valore assoluto di quest’ultimo tale variazione può anche essere estremamente piccola: a fronte di un valor medio della pressione atmosferica di 100 kPa si possono avere pressioni sonore udibili dell’ordine di qualche decina di Pa. La gamma delle pressioni attribuibili ai fenomeni sonori che si possono verificare per cause naturali o artificiali, si estende verso l’alto fino a valori dell’ordine di qualche centinaio di Pa. Essendo il fenomeno sonoro di tipo oscillatorio, la pressione sonora deve essere espressa in termini rappresentativi dell’ampiezza della sua variabilità in entrambi i sensi: positivo e negativo. Per pressione sonora si intende la variazione della pressione dell’aria attorno al suo valore di riposo. Comparata al valore assoluto di quest’ultimo tale variazione può anche essere estremamente piccola: a fronte di un valor medio della pressione atmosferica di 100 kPa si possono avere pressioni sonore udibili dell’ordine di qualche decina di Pa. La gamma delle pressioni attribuibili ai fenomeni sonori che si possono verificare per cause naturali o artificiali, si estende fino a valori dell’ordine di qualche centinaio di Pa.

pressione sonora


Intensita’ e potenza sonora
Essendo il suono costituito da una successione di onde di pressione che si allontanano dalla sorgente, si ha nel corso della propagazione una trasmissione di energia al mezzo. In un campo sonoro dovuto all’attività di una sorgente, l’energia che attraversa l’unità di area nell’unità di tempo è definita intensità sonora (I) e viene espressa in W/m. La potenza sonora di una sorgente rappresenta, per così dire, la causa che produce il fenomeno sonoro, mentre la pressione sonora rappresenta gli effetti. La conoscenza della potenza sonora di macchine e di ogni altro tipo di sorgente è molto importante in tutti i problemi connessi con il controllo del rumore.


Unità di misura
Per esprimere in termini quantitativi le caratteristiche del fenomeno sonoro descritte nei paragrafi precedenti, si potrebbero utilizzare direttamente le relative grandezze:
Pascal (Pa) per la pressione sonora
Watt (W) per la potenza sonora
Watt per metro quadrato (W/m2) per l’intensità sonora.
Occorre fare alcune considerazioni:
• in termini quantitativi una scala lineare risulta estremamente vasta; la gamma delle pressioni sonore che rientrano nel campo uditivo ha gli estremi il cui rapporto è prossimo a 1:100.000.000; sotto questo aspetto l’uso di una scala risulterebbe alquanto scomodo
• il nostro meccanismo uditivo ha una risposta agli stimoli sonori e per questo si è ritenuto più idoneo rappresentare il fenomeno sonoro con una scala logaritmica. Per la pressione è stata assunta una quantità di riferimento che corrisponde alla soglia di percezione di un orecchio normale alla frequenza di 1000 Hz; tale quantità vale 2x10-5 Pa; è stato quindi definito un livello di pressione sonora da esprimere in decibel (dB); si sottolinea che il dB sostanzialmente non rappresenta l’unità di misura del rumore, ma esprime il livello di pressione sonora in scala logaritmica.

Spettro della frequenza
La caratterizzazione di segnali con forme d’onda più o meno complesse, di tipo periodico o di tipo casuale, è utile per avere una informazione per così dire “timbrica” del suono che si ottiene dallo spettro della frequenza. L’analisi di frequenza di un segnale sonoro consiste nella misura dell’entità delle sue componenti entro la gamma udibile. In pratica, si misura l’energia che passa attraverso filtri la cui larghezza di banda varia a seconda della finezza richiesta dall’analisi.