La propagazione del suono: cos'è e come funziona
La propagazione del suono è un fenomeno fisico affascinante che descrive il modo in cui le onde sonore viaggiano attraverso diversi mezzi, come l’aria, l’acqua e i solidi. Questo processo è fondamentale per la nostra capacità di percepire i suoni, dalla voce umana alla musica, dai rumori ambientali agli echi. Comprendere come si propaga il suono non solo arricchisce la nostra conoscenza della fisica acustica, ma ha anche applicazioni pratiche nell’ingegneria del suono, nell’acustica architettonica, nella produzione musicale e oltre.
Il suono si origina da una fonte vibrante, che può essere qualsiasi oggetto che si muove avanti e indietro o vibra rapidamente. Queste vibrazioni disturbano le particelle nel mezzo circostante, creando una serie di onde di compressione e rarefazione che si propagano lontano dalla sorgente. Questo movimento ondulatorio consente al suono di viaggiare attraverso il mezzo, portando l’energia dalla sorgente all’ascoltatore.
La velocità del suono varia notevolmente a seconda del mezzo attraverso il quale viaggia. Nell’aria, a temperatura ambiente, il suono si muove a circa 343 metri al secondo, mentre in acqua e nei solidi la sua velocità è significativamente più alta a causa della maggiore densità e dell’elasticità di questi mezzi. Queste differenze nella velocità del suono sono cruciali per comprendere fenomeni come l’eco, la rifrazione del suono e la velocità con cui percepiamo i suoni da diverse fonti.
La propagazione del suono è influenzata da vari fattori ambientali, tra cui la temperatura, l’umidità e la presenza di ostacoli o barriere. Ad esempio, il suono viaggia più velocemente in aria calda rispetto a aria fredda, poiché le molecole in un gas caldo si muovono più rapidamente e trasmettono le vibrazioni sonore in modo più efficiente. Allo stesso modo, ostacoli come montagne o edifici possono riflettere, assorbire o diffondere le onde sonore, modificando la direzione della propagazione del suono e influenzando la qualità e l’intensità del suono che alla fine raggiunge l’ascoltatore.
Vediamo come si propaga.
- Suoni e rumori nella propagazione del suono
- L'acustica e la propagazione del suono
- La riflessione del suono
- L’eco e il rimbombo
- La risonanza
- L’interferenza
Suoni e rumori nella propagazione del suono
Nell’ambiente in cui viviamo esistono suoni in grande quantità e di diverse intensità.
Il suono è un’onda periodica che ripete lo stesso movimento a intervalli regolari di tempo.
Le vibrazioni si ripetono altrettanto regolari nel tempo, uguali una all’altra.
Quando questo non succede, cioè quando le onde sonore non sono periodiche e le vibrazioni sono irregolari, allora si parla di rumore.
Nelle zone in cui i rumori si sovrappongono l’uno all’altro può esistere una forma di inquinamento acustico.
L’uomo può percepire anche suoni molto bassi ed essere sottoposto a rumori superiori ai 120 decibel può lesionare l’apparato uditivo.
I suoni si possono suddividere in base alla loro intensità come:
- BASSI da 0 a 40 dB;
- MODERATI da 40 a 60 dB;
- FORTI da 60 a 90 dB;
- MOLTO FORTI da 90 a 120 dB;
- ESTREMAMENTE FORTI oltre 120 dB
L’acustica e la propagazione del suono
L’acustica è il ramo della fisica che studia:
- la produzione del suono;
- la propagazione del suono;
- gli strumenti di misurazione del suono;
- gli strumenti di registrazione del suono;
- gli strumenti di riproduzione del suono;
- la natura del processo uditivo.
Già nei secoli passati l’acustica ha avuto importanti applicazioni nella costruzione di strumenti musicali, nella progettazione di teatri e sale da concerto, nella realizzazione di sonar.
Attualmente fornisce grandi contributi anche alla medicina per effettuare esami ecografici, oppure all’indagine meteorologica e climatica con il Sodar, uno strumento utilizzato per misurare la velocità dei venti.
La riflessione del suono
La riflessione del suono avviene quando un’onda sonora incontra un ostacolo esteso posto a una certa distanza dalla sorgente sonora e allora torna indietro lungo la direzione della sorgente.
Uno strumento che sfrutta questo fenomeno è il sonar.
Il sonar è uno strumento che si utilizza sulle imbarcazioni per verificare la presenza di branchi di pesci o altri oggetti.
L’imbarcazione invia il segnale sonoro e in base alla velocità con cui questa torna indietro si calcola la distanza percorsa dal segnale.
L’eco e il rimbombo
Il suono riflesso che si ode all’istante t della riflessione è chiamato eco.
Affinché si manifesti l’eco sono necessarie alcune condizioni:
- Le dimensioni del corpo sul quale incide il suono devono essere superiori rispetto alla lunghezza d’onda del suono stesso;
- La distanza tra la sorgente sonora e l’ostacolo deve essere sufficientemente grande.
Se la distanza è inferiore si ha il fenomeno del rimbombo che consiste nella sovrapposizione dell’onda riflessa con quella iniziale proveniente dalla sorgente sonora e porta alla percezione del suono più intenso, ma confuso.
La risonanza
Il fenomeno della risonanza si verifica quando un corpo entra in vibrazione perché in presenza di un altro corpo che vibra con la stessa frequenza.
Ad esempio di possono utilizzare due diapason uguali uno di fronte all’altro per capire questo fenomeno. Basta mettere in vibrazione il primo colpendolo con un martelletto e anche il secondo inizierà a vibrare con le stesse onde emesse dal primo.
Il diapason è uno strumento utilizzato per generare un suono puro.
Se si percuote uno dei due rami o rebbi del diapason, entrambi si mettono a vibrare con una determinata frequenza che dipende dal tipo di diapason.
L’interferenza
L’interferenza si ha quando due onde combinano i loro effetti.
Possiamo avere due tipi di interferenza:
- interferenza costruttiva si ha quando le onde si sommano perché sono in concordanza di fase;
- interferenza distruttiva si ha quando le onde si sottraggono perché sono in opposizione di fase.
Per concordanza di fase si intendono due onde che sono disposte in modo tale da avere creste e ventri corrispondenti.
Per opposizione di fase si intendono due onde che sono disposte in modo tale da avere una cresta che corrisponde al ventre dell’altra.