Il suono
Coordinatore del Laboratorio Musicale: Prof: Gennaro  Vespoli (Facebook)

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Per suono si intende quel fenomeno acustico provocato da una perturbazione di un mezzo di trasmissione (generalmente l'aria) e che possa essere percepito dall'orecchio umano.

 

 

Fig. 1: la corda

 

La corda si sposta avanti e indietro comprimendo in questo spostamento le molecole dell'aria da un lato ed espandendole dall'altro. Queste compressioni  e rarefazioni dell'aria si propagano poi con una certa velocità attraverso l'aria circostante in tutte le direzioni, dando luogo a onde sferiche.

Fig. 2: l'onda sferica

 

Allo stato iniziale la densità delle particelle d'aria (molecole) è costante, cioè in ogni unità di volume vi è lo stesso numero di molecole. Questa densità in condizioni di quiete, a livello del mare, è di circa 1 atm, pari a 1.033 kg/cm2

Quando l'aria viene perturbata, il valore di pressione non è più costante: aumenta dove le molecole sono compresse, diminuisce dove le molecole sono rarefatte.

 

Fig. 3

 

Questo fenomeno può essere studiato sia dal punto di vista dello spazio (studiando il valore di pressione nei vari punti in un determinato istante) che dal punto di vista del tempo (studiando il variare della pressione in uno stesso punto in funzione del tempo).

Se per esempio immaginiamo di trovarci in un determinato punto, assisteremo a una serie di successive compressioni e rarefazioni dell'aria:

 

Fig. 4

 

All'istante t = 0 la pressione dell'aria è al suo valore normale. A un certo istante t0  la perturbazione giunge al nostro punto di osservazione, poi inizia a crescere arrivando al massimo all'istante t1, poi decresce fino a ritornare al valore normale all'istante t2, poi continua a decrescere  e giunge al valore minimo all'istante t3, per poi risalire fino al valore normale all'istante t4, e cosi via.   

Abbiamo fin qui descritto un ciclo del fenomeno. Se questo si ripete sempre allo stesso modo , il fenomeno si dice periodico.

Guardando ancora il fenomeno rappresentato in Fig. 4, il massimo valore della pressione (in t1) si dice ampiezza di picco dell'onda sonora. Il tempo necessario per completare un ciclo (t0, t1, t2, t3, t4) si dice periodo e si indica con la lettera T e si misura in secondi (s) o in millisecondi (ms). L'inverso del periodo cioè il numero di cicli che vengono completati in un secondo, si dice frequenza, e si misura in Hertz (Hz) o cicli per secondo (cps).

Se per esempio un'onda sonora ha un periodo di 1/ 200 di secondo la sua frequenza sarà di : f = 1/T = 1/ 0.02 = 50 Hz

Se consideriamo il fenomeno dal punto di vista dello spazio, quelli che prima erano tempi ora diventano lunghezze, o spazi. La lunghezza (L) di un ciclo si chiama lunghezza d'onda e si misura in (m) o in centimetri (cm).

Esiste  una semplice relazione  fra il periodo e la lunghezza d'onda. Come si è detto sopra, il fenomeno si propaga con una certa velocità, che è appunto la velocità del suono, che in condizioni normali di temperatura e di pressione è di circa 334m/s.

Poichè è noto che la velocità è uguale allo spazio diviso il tempo, si ricava:

V = S / T; S = V * T; L = V * T

Se T = 0.01 s,

L = 334 (m/s) * 0.01 (s) = 3.34 (m)

 

Vi possono essere  diversi modi in cui la pressione dell' aria  perturbata da un suono cresce e cala per descrivere un ciclo d'onda. In Fig. 5 vi sono quattro possibili forme d'onda: in A un'onda sinusoidale, in B un'onda quadra, in C un'onda a rampa o a dente di sega e in D un'onda triangolare.

 

 

 

Riccardo Bianchini

 

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