5AL-5BLOndeSuono_Cutnell_Zanichelli

CAPITOLO 12
Le onde e il suono
provocando un leggero aumento della pressione dell’aria in questa regione. La
regione di aria compressa è chiamata compressione e si allontana dall’altoparlante
con la velocità del suono. La compressione è analoga alla regione di spire compresse
in un’onda longitudinale che si propaga in una molla.
Fisica quotidiana
La membrana di un altoparlante
Figura 12.10
A. Quando la membrana vibrante di un
altoparlante si muove verso l’esterno,
produce una compressione dello strato
d’aria a contatto con essa.
B. Quando la membrana si muove verso
l’interno, produce una rarefazione dello
strato d’aria a contatto con essa.
Le regioni di compressione e rarefazione
sono simili a quelle di un’onda
longitudinale che si propaga in una
molla.
A
v molla
v
Compressione Pressione dell’aria
normale
B
v molla
v
Rarefazione Pressione dell’aria
normale
Compressione
Dopo aver prodotto la compressione, la membrana dell’altoparlante torna indietro,
muovendosi verso l’interno, come mostra la figura 12.10B, e producendo nello strato
d’aria a contatto con essa una regione chiamata rarefazione, in cui la pressione
dell’aria è leggermente minore di quella normale. La rarefazione è analoga alla
regione di spire diradate di un’onda longitudinale che si propaga in una molla.
Anche la rarefazione si allontana dall’altoparlante alla velocità del suono seguendo
la compressione.
Lunghezza d’onda λ =
v molla
v
Figura 12.11
Sia l’onda che si propaga nella molla sia l’onda sonora
generata dalla membrana di un altoparlante sono onde
longitudinali.
I pallini colorati attaccati a una spira della molla e a una
molecola d’aria vibrano avanti e indietro in direzione
parallela a quella in cui si propaga l’onda.
Continuando a vibrare, la membrana genera una successione di zone in cui l’aria è
alternativamente compressa e rarefatta: è questa l’onda sonora. La figura 12.11
mostra che le molecole d’aria, come le particelle della molla, oscillano avanti e indietro
nella stessa direzione in cui si propaga l’onda: quindi l’onda sonora è longitudinale.
La figura mostra anche che la lunghezza d’onda λ è uguale alla distanza tra i
centri di due compressioni successive o di due rarefazioni successive.
La figura 12.12 mostra come si propaga nello spazio l’onda sonora generata
dalla membrana dell’altoparlante. Quando le compressioni e le rarefazioni arrivano
all’orecchio, fanno vibrare il timpano con la stessa frequenza della membrana
vibrante. Il moto vibratorio del timpano viene interpretato come suono dal cervello.
È importante ricordare che il suono non è generato dagli spostamenti di
masse d’aria come quelli che danno origine ai venti. Le compressioni e le rarefazioni
generate dall’altoparlante non trasportano le molecole dell’aria, ma le fanno
oscillare attorno alla loro posizione d’equilibrio, a cui ritornano quando l’onda è
passata.
Frequenza di un’onda sonora
Ogni ciclo di un’onda sonora è composto da una compressione e una rarefazione,
e la frequenza dell’onda è il numero di cicli che passano in un secondo in uno stesso
punto del mezzo in cui l’onda si propaga.
Per esempio, se la membrana di un altoparlante oscilla avanti e indietro con
moto armonico di frequenza 1000 Hz, essa genera in un secondo una successione
di 1000 compressioni seguite da 1000 rarefazioni, cioè genera un’onda sonora che
ha una frequenza di 1000 Hz.
Vibrazione
di una molecola
d’aria
Figura 12.12
Le regioni di compressione e di
rarefazione si propagano nell’aria
dall’altoparlante verso l’orecchio
dell’ascoltatore, ma le molecole dell’aria
non sono trasportate dall’onda.
Ogni molecola vibra avanti e indietro
intorno alla sua posizione di equilibrio.
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