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VelocitÓ del suono

La velocitÓ nel suono nell'aria Ŕ:

In generarle possiamo giungere alla seguente conclusione:

Conclusione  
La velocitÓ del suono dipende solo dal tipo di materiale in cui si propaga e aumenta con la temperatura.

nell'aria

Ů

  

c=331.5+0.6t

nell'acqua

Ů

  

c=1400+4.2t


Nell'acciaio Ŕ circa 5000m/s. Nei materiali non omogenei la velocitÓ cambia con la direzione, ad esempio nel legno Ŕ molto maggiore nel senso delle fibre.

In Km/h la velocita' del suono e' di circa 1280 k/h

Le onde superficiali (trasversali) su una superficie liquida non hanno niente a che fare con le onde sonore longitudinali.

La velocitÓ delle onde superficiali nell'acqua profonda aumenta con l'ampiezza, e pu˛ variare da qualche decina di centimetri al secondo per piccole ampiezze a qualche decina di metri al secondo per le grandi onde marine. Se la profonditÓ Ŕ poca (confrontabile con l'ampiezza) la velocitÓ diminuisce.

Questo Ŕ ben evidente al mare, quando le onde sono lontane dalla spiaggia viaggiano tutte alla stessa velocitÓ, quando si avvicinano alla spiaggia rallentano e la distanza tra due onde consecutive diminuisce.


Il nomogramma permette di passare facilmente dalla frequenza alla lunghezza d'onda (e viceversa) di un suono emesso in aria in condizioni normali di temperatura e pressione.


Unita' di misura dell'intensita' sonora

Poiché il suono è un’onda, anche per esso si può definire una grandezza fisica che misura la quantità di energia trasportata dall’onda, che passa attraverso una sezione di area unitaria nell’unità di tempo.

Essa si misura pertanto in W /m2.

Nel caso semplice di onde sinusoidali (o di suoni puri), essa è proporzionale al quadrato dell’ampiezza dell’oscillazione dell’onda.

Tale grandezza fisica viene denominata intensità sonora.

A livello percettivo essa è determinante (anche se non in modo esclusivo) per cogliere quello che chiamiamo correntemente il volume del suono o, parlando di musica, la dinamica musicale (cioè quelle indicazioni che negli spartiti dei musicisti vanno da pianissimo a fortissimo.

Le intensità udibili

La soglia di udibilità

Si definisce soglia di udibilità la minima intensità I min sonora che l'orecchio umano è in grado di percepire.

L'esperienza mostra che tale soglia varia da individuo a individuo (per esempio si innalza all'aumentare dell'età del soggetto), e, soprattutto che, anche per un singolo individuo, essa dipende dalla frequenza del suono ascoltato.

In genere si usa riferirsi ad un valore convenzionale, ottenuto mediando la soglia di udibilità di molti individui per un suono puro di frequenza di 1000 Hz.

Il valore di tale soglia è estremamente piccolo: esso vale I=10-12 W/m2

e corrisponde ad una variazione di pressione rispetto alla pressione atmosferica in assenza di suono di soli 20 μPa (pari a circa 0,2 miliardesimi della pressione atmosferica).

La soglia del dolore

All'altro estremo del campo di intensità udibili si trova la soglia del dolore, cioè la massima intensità sonora che l'orecchio umano è in grado di percepire e oltre la quale il suono viene sostituito da una sensazione di dolore (si osservi però che il suono può nuocere in modo permanente all'udito anche ad intensità inferiori dipendentemente dalle condizioni di esposizione). Questo valore è uguale a

I=1 W/m2

ed è mille miliardi di volte (1012 appunto) più grande della soglia di udibilità.

Il livello di intensità sonora in decibel (dB)

Come è mostrato nel paragrafo precedente il campo di variazione delle intensità sonora è estremamente ampio: occupa circa 12 ordini di grandezza.

Rapportato ad una scala delle lunghezze sarebbe come spaziare dalle dimensioni di un'ameba (circa 600 millesimi di mm) al diametro dell'orbita lunare (circa 600 mila km).

Questa grande variabilità, assieme al fatto che l'orecchio è sensibile alle variazioni di pressione, e non al valore assoluto della pressione stessa, determina la scelta di esprimere la misura dell'intensità del sono mediante una scala logaritmica.

Si definisce perciò il livello di intensità sonora come

I=10• Log(I/Imin) e si misura in decibel (db)

Livelli di intensità sonora tipici

La seguente tabella riporta i livelli relativi di intensità sonora in scala logaritmica, cioè in dB, relativamente all'intensità standard del suono appena percepibile. Questi valori sono indicativamente associati ad alcune situazioni relative alla vita di tutti i giorni (per vedere una tabella analoga in cui si riportano i livelli di pressione sonora corrispondenti a queste intensità si veda Livelli di pressione sonora).

Sorgente sonora Livello di intensità sonora in dB
razzo che parte - non tollerabilità 170
aereo a reazione che decolla 130
martello pneumatico 120
a un concerto rock 110
quando c'è molto traffico 100
in metropolitana 90
in una piccola fabbrica 80
in strada di città 70
quando si conversa 60
in casa 50
in biblioteca 40
bisbiglio 20
foglie che si muovono 10
soglia di udibilità 0
  • Se l'intensità di un suono è compresa tra 0 dB e 60 dB questo è ritenuto silenzioso
  • Se l'intensità di un suono è compresa tra 60 dB e 90 dB (come quella del traffico automobilistico) può essere pericolosa soprattutto se si protrae nel tempo
  • Se l'intensità di un suono è compresa tra 90 dB e 120 dB (come ad esempio nelle discoteche, nei cantieri edili, negli aeroporti o vicino allo scoppio di un petardo) diventa veramente dannosa
  • Si pensa che un rumore di 200 dB possa uccidere un uomo.
  • Tutti questi valori sono puramente indicativi. Più rilevante, ai fini dello studio dell'inquinamento acustico è la rilevazione dell'intensità sonora per bande di ottava cioè in determinati intervalli di frequenza.

Anche nel caso della luce (come vedremo anche la luce si propaga per onde) si ha un analogo spettro

 


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