Le onde sonore: velocità, frequenza e intensità in Fisica per l'Università

Le onde sonore

VELOCITÀ DEL SUONO, FREQUENZA E INTENSITÀ DEL SUONO.L'onda sonora Il suono è un'onda (meccanica) longitudinali.

Tempo A y Tempo B Il suono si propaga mediante l'alternanza di compressioni e rarefazioni dell'aria. Non c'è trasporto di materia. Suono puro Suono complesso Zona compressa 37 Pressione atmosferica Zona rarefatta 1 Mato delle molecole d'aria dovuto all'onda sonora Direzione di propagazione del suonoULTRASUONI INFRASUONI

Frequenza del suono

L'orecchio umano è in grado di percepire una frequenza sonora compresa tra 20 Hz e 20000 Hz.

• I suoni con frequenza maggiore dei 20000 Hz sono detti ultrasuoni (pipistrelli e delfini), mentre i suono con frequenza minore ai 20 Hz sono detti infrasuoni (elefanti e balene)

`La frequenza determina il tono o altezza del suono. Maggiore è la frequenza e più è acuto il suono (alto), minore è la frequenza e più il suono è grave (basso).

Il concetto di volume (intensità) di un suono

2 Amplezza oscillazlone f 1 0 - 4 6 8 10 12 14 16 -1 -2 Tempo

• Alto volume (forte): ampiezza dell'oscillazione maggiore
• Basso volume (piano): ampiezza dell'oscillazione minore

Propagazione delle onde sonore

LINKPropagazione delle onde sonore Le onde sonore si propagano radialmente mediante onde sferiche concentriche, con centro nella sorgente. Le creste formano sfere. Sorgente fronte d'onda direzione di propagazione λ=vt 2 =vt Onde piane Onde sferiche A4 A Az Å1 r 2r 3r 4r

La velocità del suono

Non dipende dalla direzione di propagazione, ma essendo questa sferica sarà la stessa in tutte le direzioni Dipende prettamente dal materiale del mezzo in cui il suono si sta propagando, difatti più è rigido il materiale e maggiore sarà la velocità. La velocità del suono nell'aria è 343 m/s

Velocità del suono nei materiali

La riflessione: L'ECO

L'eco è una conseguenza della riflessione delle onde. Se un'onda ha velocità v e la sorgente si trova ad una distanza d dalla parete, allora per tornare indietro impiegherà un tempo: 2d At = -

Applicazioni nella vita quotidiana

Applicazioni nella vita quotidiana: CK F UCT C s d CRL -651mm ECOGRAFIA Con gli ultrasuoni riflessi si ottiene una mappatura del feto SONAR Come con i pipistrelli si usano gli ultrasuoni SONAR Reflected Sound Waves (Echo) rsteck: shutt lutterstock grayja shuttersto G shutterstock shutterstock shutterstock IMAGE IO: 1940753650 www.shutterstock.com

Il bang supersonico

L'apertura a del CONO DI MACH può essere stimata come velocità del suono sin a = - velocità del velivolo Il rapporto tra la velocità del velivolo e quella del suono è detto numero di Mach (Ma), dunque IL MURO DEL SUONO v < 340 m/s v = 340 m/s v > 340 m/s (cono di Mach) Settore del cono di Mach a terra, al cui interno si avvertirà il 'bang' sin a = Nm 1 a a V Ma < 1 Ma = 1 Ma > 1 Quando l'aereo supera la velocità del suono, allora attraversa le onde sonore generando nell'impatto un'onda d'urto. L'onda poi arriva a terra seguendo una traiettoria disegnata idealmente dal cono di Mach: l'enorme boato sarà quindi avvertibile in ogni punto in cui il contorno del cono tocca terra. Il cono continuerà ad 'esistere' finché l'aereo viaggerà a velocità supersonica.

L'intensità del suono

Il volume di un suono è determinato dalla sua intensità, cioè dalla quantità di energia trasportata dall'onda che passa attraverso una data superficie in un determinato intervallo di tempo. I = E A.t -- > I = A P (essendo P = E t do P = / L'unità di misura nel SI è W m2

• Poiché il suono si propaga radialmente mediante onde sferiche, si ha A = 4TT · r2 P I = 4π . 12 Intensità acustica di un'onda sferica uniforme Area della sfera immaginaria: A=4Tr2 Intensità sonora sulla superficie della sfera I=P/4Tr2 1/9 1/4 I Sorgente del suono r -- 1 2r 3r

Livello di intensità

Il livello di intensità di un'onda sonora, che misura il volume del suono, è calcolato in scala logaritmica B = (10 db) · log I I Dove Io = 10-12W /m2 è la più debole intensità udibile dall'orecchio umano L'unità di misura nel sistema internazionale sono i decibel (dB).

Scala decibel

SCALA DECIBEL 65 0 - POLICE FRUSCIO FOGLIE FRIGORIFERO CONVERSAZIONE CAMION ELICOTTERO SIRENA DI POLIZIA FUOCHI D'ARTIFICIO RESPIRO BISBIGLIO PIOGGIA MODERATA TRAFFICO CITTA' ASCIUGACAPELLI TROMBONE MOTORE AREAZIONE 0 dB 10 dB 20 dB 30 dB 40 dB 50 dB 60 dB 70 dB 80 dB 90 dB 100 dB 110 dB 120 dB 130 dB 140 dB ACETTABILE MODERATO FORTE MOLTO FORTE TROPPO FORTE SOGLIA DELDOLORE