Relazione sulle onde sonore - Engimbergamo.Org
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RELAZIONE ONDE SONORE<br />
• Concetto onda sonora<br />
• Definizione di onda<br />
• Effetto condizioni metereologiche<br />
• Effetti disturbo <strong>onde</strong><br />
• Effetto Doppler<br />
• Link animazioni<br />
• Bergamo 5 maggio 2012<br />
• Prof.ssa Daniela Maffeis
0NDE SONORE<br />
Se stiamo in una stanza con una porta socchiusa sentiamo ciò che accade in una<br />
stanza vicina significa che è presente una perturbazione (SUONO) che si<br />
propaga nello spazio senza che si abbia uno spostamento apprezzabile del mezzo<br />
materiale (ARIA) in cui esso si propaga<br />
La lunghezza d’onda della voce è dello stesso ordine di grandezza degli ostacoli che<br />
incontra nel cammino (FENOMENO DIFFRAZIONE)<br />
Se ci fosse spostamento di aria<br />
dovremmo sentire anche il<br />
“VENTO”<br />
dovuto al movimento dell’aria<br />
<br />
Il suono allora è dovuto ad un<br />
particolare tipo di onda
Una campana vibra quando viene colpita dal battacchio<br />
Corda di chitarra vibra quando viene pizzicata<br />
<br />
LA SORGENTE DEL SUONO E’ UN CORPO CHE VIBRA
CHE TIPO DI ONDA E’ IL SUONO ?<br />
Poiché un piccolo volumetto di aria, quando viene investito da un’onda oscilla<br />
avanti e indietro lungo la direzione propagazione del suono<br />
<br />
Il suono è un’onda longitudinale<br />
generata da successive<br />
compressioni e rarefazioni<br />
nel mezzo in cui il suono si propaga<br />
<br />
Il suono è generato da una variazione<br />
della pressione dell’aria<br />
o della sua densità<br />
<br />
Il suono non si propaga nel vuoto
Se una sonda spaziale esplode fuori dell’atmosfera<br />
dal MATERIALE in cui si propaga<br />
non<br />
percepiamo alcun boato<br />
<br />
la velocità di propagazione dipende<br />
dalla TEMPERATURA<br />
dalla PRESSIONE<br />
v<br />
velocità in un mezzo omogen<br />
<br />
B<br />
coefficien te elasticità dipend dal mez<br />
<br />
densità<br />
del mezzo
Il suono si propaga in aria secca<br />
alla pressione 1,01 10 5 Pa e temperatura 0 ° C<br />
con v 332 m/s 1200 km/h<br />
Rispetto alla luce che si propaga con velocità v = 300000 km/s il suono è molto<br />
lento<br />
Nell’acqua la velocità del suono è v = 1450 m/s<br />
Nel ferro è v = 5130 m/s<br />
il suono è un’onda sonora periodica<br />
Il suono ha tre caratteristiche:<br />
Altezza Intensità timbro<br />
Dipende dalla<br />
frequenza<br />
<br />
Dipende dalla<br />
ampiezza<br />
Dipende dalla<br />
legge
• Particolare importanza assume intensità :<br />
• E’ proporzionale all’ampiezza<br />
• Onde con ampiezza maggiore creano compressioni e rarefazioni dell’aria<br />
più marcate suono si ode meglio
Intensità sonora determina<br />
quanta energia giunge in<br />
ogni secondo su una<br />
superficie ampia 1 m 2 posta<br />
perpendicolarmente<br />
all’onda<br />
I min percepita dall’orecchio<br />
umano è 10 -12 W/m 2<br />
I max percepita dall’orecchio<br />
umano è 1 W/m 2
Per essere udibile un’onda sonora deve avere una frequenza compresa tra<br />
FEFINIZIONE DI FREQUENZA:<br />
20 Hz e 20000 Hz<br />
Il numero di oscillazioni (variazioni di pressione) al secondo viene<br />
chiamato frequenza del suono e viene misurato in cicli al secondo<br />
ossia in Hertz (Hz).
1)Effetto delle condizioni meteorologiche<br />
2) Effetti di disturbo alla propagazione del suono
1) Effetto delle condizioni meteorologiche<br />
• Condizioni di tempo ventoso o più in generale la presenza di correnti d’aria<br />
provocano la variazione della temperatura con l’altezza dal suolo.<br />
• Ciò determina la deviazione della direzione di propagazione del suono per la<br />
dipendenza dalla temperatura della velocità con cui viaggia.<br />
1) Al mare, d’estate: di giorno, la sabbia o i<br />
ciottoli della spiaggia sono scaldati dal sole. La<br />
temperatura al suolo è molto maggiore di<br />
quella dell’aria, oltretutto rinfrescata dalla<br />
brezza marina. Il suono viene dirottato verso<br />
l’alto e percorre distanze considerevoli.<br />
2) In montagna, d’inverno: in tarda<br />
mattinata, il campo innevato presenta una<br />
temperatura minore di quella dell’aria. Il<br />
suono viene dirottato verso il basso e si<br />
attenua con maggiore facilità, ovvero<br />
percorre distanze più limitate del previsto.
• Casi tipici del primo esempio si verificano nel corso del giorno dopo una intensa<br />
insolazione del terreno, il secondo è tipico si verifichi all’alba di un giorno di sole o in<br />
presenza di neve sul terreno.<br />
• In una giornata assolata, se il terreno è gelato, la porzione superiore dell’onda sonora<br />
viaggia più velocemente di quella inferiore e questo a sua volta determina un’azione<br />
simile a quella di una lente, deviando l’onda verso il basso.<br />
• Il vento non è direttamente in grado di alterare velocità e direzione di propagazione di<br />
un’onda sonora, basti pensare che la velocità del suono è di oltre 1.200 km/h, contro<br />
gli 80-100 km/h di un vento molto forte.<br />
• La sua azione sul suono è invece tipicamente indiretta, in quanto il vento determina<br />
l’insorgenza di strati di aria a differenti temperature, ove l’onda sonora si propaga a<br />
velocità diverse. Quindi provoca un allontanamento dalla normale e quindi varia la<br />
direzione dell’onda
• 2) Effetti di disturbo alla propagazione del<br />
suono<br />
• La presenza di muri, oggetti, ecc. lungo il percorso che separa la sorgente sonora<br />
dallo spazio destinato all’ascolto può essere di ostacolo per la corretta propagazione<br />
del suono.<br />
• Tipici effetti di disturbo: attenuazione di livello, deviazione della direzione di<br />
propagazione, interferenza, echi.<br />
• Se nel suo propagarsi un suono incontra un oggetto di dimensioni abbastanza grandi<br />
una sua porzione più o meno consistente può essere riflessa, deviata di direzione o<br />
attenuata per effetto di tre fenomeni fisici noti come :<br />
• “riflessione”,<br />
• “assorbimento”<br />
• “diffrazione”.
a) Effetti delle riflessioni<br />
Gli effetti provocati dalle riflessioni sono principalmente:<br />
• 1) Attenuazione di livello: una porzione di suono<br />
emesso in direzione dello spazio di ascolto viene<br />
deviato verso altre direzioni;<br />
• 2) Interferenza: una porzione di suono emesso in<br />
direzioni divergenti da quelle utili viene ridiretto verso<br />
lo spazio d’ascolto andandosi a sovrapporre, con un<br />
certo ritardo, alla porzione di emissione “utile”.
• L’eco è il risultato del fatto che il suono soddisfa fenomeno della riflessione:<br />
immaginiamo di avere una sorgente sonora nel punto O, posto ad una distanza d<br />
da una superficie solida AB, ad esempio la parete di una casa. Quando le <strong>onde</strong><br />
<strong>sonore</strong> emesse da O giungono contro la parete, vengono riflesse, cioè si propagano<br />
all'indietro, come se fossero state emesse da una sorgente OO’ simmetrica di O<br />
rispetto ad AB.
Esse giungono di nuovo al punto O dal quale sono partite, in un intervallo di<br />
tempo pari a: t = 2d / v<br />
dove v è la velocità di propagazione del suono<br />
Perché l'orecchio umano avverta come distinti due suoni,<br />
è necessario che essi siano<br />
separati da un intervallo di tempo non inferiore a un decimo di secondo.<br />
<br />
Quindi si sentirà l’eco<br />
se la distanza d è tale che<br />
il suono impieghi più di un decimo di secondo<br />
a percorrerla (circa una ventina di metri);<br />
se la distanza è minore si avvertirà , al più un leggero rimbombo,<br />
cioè<br />
un sovrapporsi di sensazioni <strong>sonore</strong>.
) Effetto dell’assorbimento<br />
• Se l’ostacolo su cui si infrange l’emissione<br />
sonora è assorbente, solo una porzione di<br />
essa sarà in grado di attraversarlo.<br />
L’effetto conseguente è una attenuazione<br />
di livello.<br />
• Più il materiale di cui è costituito l’ostacolo<br />
è assorbente, maggiore sarà la riduzione<br />
di livello cui il suono andrà soggetto.
c) Effetto della diffrazione<br />
• Se l’emissione sonora incontra un ostacolo, questa<br />
tende ad aggirarlo. Se l’ostacolo presenta delle aperture,<br />
una porzione di essa (le componenti <strong>sonore</strong> di<br />
lunghezza d’onda del medesimo ordine di grandezza<br />
delle dimensioni delle aperture) le attraverserà subendo<br />
però un effetto di deviazione della direzione di<br />
propagazione.
* Quando l’osservatore è fermo avverte i<br />
fronti d’onda separati da un periodo<br />
T=1/f<br />
* Se si avvicina alla sorgente incontra i<br />
fronti in un periodo T ‘ < T e quindi f’ > f<br />
<br />
Il suono è più acuto<br />
EFFETTO DOPPLER<br />
•Se si allontana incontra i fronti d’onda<br />
con periodo T’ > T quindi con f’ < f<br />
<br />
Il suono è meno acuto
Applet fisica<br />
ww2.unime.it/weblab/ita/doppler/doppler_ita.htm<br />
www.cancelli.it/web_education/fisica.htm<br />
www.zitogiuseppe.com/museo/leonardo.htlm