Relazione sulle onde sonore - Engimbergamo.Org

RELAZIONE ONDE SONORE
• Concetto onda sonora
• Definizione di onda
• Effetto condizioni metereologiche
• Effetti disturbo onde
• Effetto Doppler
• Link animazioni
• Bergamo 5 maggio 2012
• Prof.ssa Daniela Maffeis

0NDE SONORE
Se stiamo in una stanza con una porta socchiusa sentiamo ciò che accade in una
stanza vicina significa che è presente una perturbazione (SUONO) che si
propaga nello spazio senza che si abbia uno spostamento apprezzabile del mezzo
materiale (ARIA) in cui esso si propaga
La lunghezza d’onda della voce è dello stesso ordine di grandezza degli ostacoli che
incontra nel cammino (FENOMENO DIFFRAZIONE)
Se ci fosse spostamento di aria
dovremmo sentire anche il
“VENTO”
dovuto al movimento dell’aria
Il suono allora è dovuto ad un
particolare tipo di onda

Una campana vibra quando viene colpita dal battacchio
Corda di chitarra vibra quando viene pizzicata
LA SORGENTE DEL SUONO E’ UN CORPO CHE VIBRA

CHE TIPO DI ONDA E’ IL SUONO ?
Poiché un piccolo volumetto di aria, quando viene investito da un’onda oscilla
avanti e indietro lungo la direzione propagazione del suono
Il suono è un’onda longitudinale
generata da successive
compressioni e rarefazioni
nel mezzo in cui il suono si propaga
Il suono è generato da una variazione
della pressione dell’aria
o della sua densità
Il suono non si propaga nel vuoto

Se una sonda spaziale esplode fuori dell’atmosfera
dal MATERIALE in cui si propaga
non
percepiamo alcun boato
la velocità di propagazione dipende
dalla TEMPERATURA
dalla PRESSIONE
v
velocità in un mezzo omogen
B
coefficien te elasticità dipend dal mez
densità
del mezzo

Il suono si propaga in aria secca
alla pressione 1,01 10 5 Pa e temperatura 0 ° C
con v 332 m/s 1200 km/h
Rispetto alla luce che si propaga con velocità v = 300000 km/s il suono è molto
lento
Nell’acqua la velocità del suono è v = 1450 m/s
Nel ferro è v = 5130 m/s
il suono è un’onda sonora periodica
Il suono ha tre caratteristiche:
Altezza Intensità timbro
Dipende dalla
frequenza
Dipende dalla
ampiezza
Dipende dalla
legge

• Particolare importanza assume intensità :
• E’ proporzionale all’ampiezza
• Onde con ampiezza maggiore creano compressioni e rarefazioni dell’aria
più marcate suono si ode meglio

Intensità sonora determina
quanta energia giunge in
ogni secondo su una
superficie ampia 1 m 2 posta
perpendicolarmente
all’onda
I min percepita dall’orecchio
umano è 10 -12 W/m 2
I max percepita dall’orecchio
umano è 1 W/m 2

Per essere udibile un’onda sonora deve avere una frequenza compresa tra
FEFINIZIONE DI FREQUENZA:
20 Hz e 20000 Hz
Il numero di oscillazioni (variazioni di pressione) al secondo viene
chiamato frequenza del suono e viene misurato in cicli al secondo
ossia in Hertz (Hz).

1)Effetto delle condizioni meteorologiche
2) Effetti di disturbo alla propagazione del suono

1) Effetto delle condizioni meteorologiche
• Condizioni di tempo ventoso o più in generale la presenza di correnti d’aria
provocano la variazione della temperatura con l’altezza dal suolo.
• Ciò determina la deviazione della direzione di propagazione del suono per la
dipendenza dalla temperatura della velocità con cui viaggia.
1) Al mare, d’estate: di giorno, la sabbia o i
ciottoli della spiaggia sono scaldati dal sole. La
temperatura al suolo è molto maggiore di
quella dell’aria, oltretutto rinfrescata dalla
brezza marina. Il suono viene dirottato verso
l’alto e percorre distanze considerevoli.
2) In montagna, d’inverno: in tarda
mattinata, il campo innevato presenta una
temperatura minore di quella dell’aria. Il
suono viene dirottato verso il basso e si
attenua con maggiore facilità, ovvero
percorre distanze più limitate del previsto.

• Casi tipici del primo esempio si verificano nel corso del giorno dopo una intensa
insolazione del terreno, il secondo è tipico si verifichi all’alba di un giorno di sole o in
presenza di neve sul terreno.
• In una giornata assolata, se il terreno è gelato, la porzione superiore dell’onda sonora
viaggia più velocemente di quella inferiore e questo a sua volta determina un’azione
simile a quella di una lente, deviando l’onda verso il basso.
• Il vento non è direttamente in grado di alterare velocità e direzione di propagazione di
un’onda sonora, basti pensare che la velocità del suono è di oltre 1.200 km/h, contro
gli 80-100 km/h di un vento molto forte.
• La sua azione sul suono è invece tipicamente indiretta, in quanto il vento determina
l’insorgenza di strati di aria a differenti temperature, ove l’onda sonora si propaga a
velocità diverse. Quindi provoca un allontanamento dalla normale e quindi varia la
direzione dell’onda

• 2) Effetti di disturbo alla propagazione del
suono
• La presenza di muri, oggetti, ecc. lungo il percorso che separa la sorgente sonora
dallo spazio destinato all’ascolto può essere di ostacolo per la corretta propagazione
del suono.
• Tipici effetti di disturbo: attenuazione di livello, deviazione della direzione di
propagazione, interferenza, echi.
• Se nel suo propagarsi un suono incontra un oggetto di dimensioni abbastanza grandi
una sua porzione più o meno consistente può essere riflessa, deviata di direzione o
attenuata per effetto di tre fenomeni fisici noti come :
• “riflessione”,
• “assorbimento”
• “diffrazione”.

a) Effetti delle riflessioni
Gli effetti provocati dalle riflessioni sono principalmente:
• 1) Attenuazione di livello: una porzione di suono
emesso in direzione dello spazio di ascolto viene
deviato verso altre direzioni;
• 2) Interferenza: una porzione di suono emesso in
direzioni divergenti da quelle utili viene ridiretto verso
lo spazio d’ascolto andandosi a sovrapporre, con un
certo ritardo, alla porzione di emissione “utile”.

• L’eco è il risultato del fatto che il suono soddisfa fenomeno della riflessione:
immaginiamo di avere una sorgente sonora nel punto O, posto ad una distanza d
da una superficie solida AB, ad esempio la parete di una casa. Quando le onde
sonore emesse da O giungono contro la parete, vengono riflesse, cioè si propagano
all'indietro, come se fossero state emesse da una sorgente OO’ simmetrica di O
rispetto ad AB.

Esse giungono di nuovo al punto O dal quale sono partite, in un intervallo di
tempo pari a: t = 2d / v
dove v è la velocità di propagazione del suono
Perché l'orecchio umano avverta come distinti due suoni,
è necessario che essi siano
separati da un intervallo di tempo non inferiore a un decimo di secondo.
Quindi si sentirà l’eco
se la distanza d è tale che
il suono impieghi più di un decimo di secondo
a percorrerla (circa una ventina di metri);
se la distanza è minore si avvertirà , al più un leggero rimbombo,
cioè
un sovrapporsi di sensazioni sonore.

) Effetto dell’assorbimento
• Se l’ostacolo su cui si infrange l’emissione
sonora è assorbente, solo una porzione di
essa sarà in grado di attraversarlo.
L’effetto conseguente è una attenuazione
di livello.
• Più il materiale di cui è costituito l’ostacolo
è assorbente, maggiore sarà la riduzione
di livello cui il suono andrà soggetto.

c) Effetto della diffrazione
• Se l’emissione sonora incontra un ostacolo, questa
tende ad aggirarlo. Se l’ostacolo presenta delle aperture,
una porzione di essa (le componenti sonore di
lunghezza d’onda del medesimo ordine di grandezza
delle dimensioni delle aperture) le attraverserà subendo
però un effetto di deviazione della direzione di
propagazione.

* Quando l’osservatore è fermo avverte i
fronti d’onda separati da un periodo
T=1/f
* Se si avvicina alla sorgente incontra i
fronti in un periodo T ‘ < T e quindi f’ > f
Il suono è più acuto
EFFETTO DOPPLER
•Se si allontana incontra i fronti d’onda
con periodo T’ > T quindi con f’ < f
Il suono è meno acuto

Applet fisica
ww2.unime.it/weblab/ita/doppler/doppler_ita.htm
www.cancelli.it/web_education/fisica.htm
www.zitogiuseppe.com/museo/leonardo.htlm