IL SUONO
Il suono è un fenomeno fisico prodotto dalla vibrazione di un corpo in oscillazione come, negli strumenti musicali, l’aria messa in movimento dal soffio di chi suona un flauto o dalle vibrazioni delle corde di una chitarra. Anche la nostra voce è il prodotto di una vibrazione. Quando parliamo, infatti, l’aria esce dai polmoni e fa vibrare le corde vocali. La vibrazione di un corpo produce una variazione della pressione dell’aria generando delle onde che si propagano fino al nostro apparato uditivo che, trasformate in impulsi, vengono recepite dal cervello come una sensazione sonora.
LA PROPAGAZIONE DEL SUONO
Il suono si propaga tramite vibrazioni che producono una successione di compressioni ed espansioni delle molecole dell’aria. Nel loro movimento oscillatorio, queste molecole formano onde sonore sferiche concentriche dette onde sonore che vengono percepite dal nostro timpano, quindi il suono è prodotto dalle vibrazioni di un corpo e si propaga attraverso altre sostanze sotto forma di onde sonore.
La velocità del suono è la velocità con cui un suono si propaga in un determinato mezzo (per esempio l’aria o l’acqua), e varia al variare del mezzo e delle sue caratteristiche. Cosa succede quando un oggetto supera la velocità del suono? Un aereo, per esempio, è in grado di raggiungere e superare la velocità di propagazione del suono nell’aria. Quando l’aereo supera la velocità del suono si percepisce un botto, chiamato boom sonico. Tale suono è causato dal superamento di un muro (barriera del suono) formatosi dall’accavallamento di onde d’aria percepibili da un alone che circonda il veicolo.
RAPPRESENTAZIONE DI UN'ONDA SONORA
Quando un onda sonora si propaga non c’è trasporto di materia bensì un moto oscillatorio attorno alla posizione di quiete. Un’onda sonora si può rappresentare con un grafico dalla forma ondulata chiamato sinusoide. La sua parte alta è chiamata cresta (che corrisponde alla compressione) mentre la parte bassa viene chiamata ventre (corrispondente all’espansione). La distanza tra la cresta o il ventre e l' asse x è l’ampiezza del suono. Mentre la distanza tra due ventri o due creste successive si chiama lunghezza d’onda. Lo spostamento che porta allo stato iniziale dalla cresta alla quiete viene chiamata oscillazione completa.
VELOCITÀ DI PROPAGAZIONE: COME SI MISURA LA VELOCITÀ DEL SUONO
La velocità del suono è diversa a seconda del mezzo in cui avviene la propagazione. La velocità è maggiore nei corpi solidi, minore nei liquidi e ancora più bassa nei gas. Questo accade perché nei corpi solidi le molecole sono più strettamente legate tra loro, condizione che consente di trasmettere meglio le onde sonore al contrario di quanto avviene nei liquidi e nei gas, dove le molecole sono sempre più lontane tra loro.
Attraverso calcoli complessi eseguiti per la prima volta in Francia nel 1882 si è stabilito che la velocità del suono nell’aria è di 340m al secondo.
La sostanza nella quale il suono si propaga, oltre a determinarne la velocità, attenua e smorza il suono stesso che, gradualmente, diventa sempre più debole. Questo effetto è più o meno accentuato nelle diverse sostanze. Infatti alcune sostanze attenuano meno il suono rispetto ad altre, migliorando la propagazione.
Le sostanze che facilitano la propagazione del suono vengono chiamate buoni conduttori, mentre, al contrario, le sostanze che lo attenuano molto vengono chiamate isolanti acustici o fonoassorbenti.
Buoni conduttori:
- Liquidi
- Metalli
- Suolo
- Gas
Isolanti acustici:
- Stoffa
- Gomma
- Vetro
- Plastica
- Polistirolo
- Sughero
- Cartone
CARATTERISTICHE DEL SUONO
Le diverse tipologie di suono possono distinguersi in base a: frequenza, intensità e timbro.
- La frequenza del suono è il numero di oscillazioni complete (n) che compie un onda sonora nell’unità di tempo (t), cioè f=n/t. Essa si misura in hertz (Hz) che corrisponde a un oscillazione completa di un suono in un secondo: 1 Hz= 1 oscillazione al secondo.
- L’intensità del suono dipende dall’ampiezza dell’onda sonora. L’intensità si misura in decibel (db) secondo una scala che va da 0db (percettibile a stento dall’orecchio) fino a 120db (soglia del dolore).
- Il timbro del suono cambia a seconda della sorgente da cui proviene ed è quello che differenzia tutti i tipi di suono. I suoni puri sono prodotti dal diapason, uno strumento acustico usato per accordare gli strumenti musicali.
Qual è la differenza tra suono e rumore?
Il suono emette onde sonore regolari, il rumore le emette tutte irregolari.
RISONANZA E RIFLESSIONE DEL SUONO
I più importanti fenomeni di natura fisica del suono sono la risonanza e la riflessione:
- La risonanza è un particolare fenomeno che determina che un corpo vicino a un altro corpo che vibra con una certa frequenza, inizi anch’esso a vibrare con la stessa frequenza.
- La riflessione è il fenomeno per cui un’onda sonora - se incontra un ostacolo di grandi dimensioni - torna indietro.
La riflessione consente di sentire suoni o rumori provenienti da una fonte che non si vede. La riflessione provoca a sua volta due fenomeni particolari: l’eco e il rimbombo. Si ha il rimbombo quando l’ostacolo in cui si imbatte il suono è vicino, lo amplifica e disturba il suono originale. Al contrario, se l’ostacolo è abbastanza lontano da causare l’eco, il suono originale si sente nuovamente senza disturbi.