Le onde sonore

1. Le onde sonore Giulia Ramò Maria Giulia Turchiano classe IV C Liceo Scientifico: ”G.P. Vieusseux” Imperia

2. L’onda sonora è un’ onda longitudinale causata da sorgenti vibranti che provocano una variazione locale della pressione ( ondedi pressione in senso lato). Si tratta inoltre di un’onda di volume, cioè di un’onda che si propaga lungo tutte le semirette uscenti dalla sorgente di perturbazione.

3. Le onde sonore possono essere suddivise in base alla frequenza, cioè in: • suoni (20-20 000 Hz) • ultrasuoni (frequenza superiore a 20 000 Hz) • infrasuoni ( frequenza inferiore a 20 Hz) L’orecchio umano può rilevare solamente i suoni, per rilevare gli altri tipi di onde è necessario utilizzare opportuni strumenti.

4. Le caratteristiche dell’onda sonora sono: • altezza • intensità • timbro

5. L’altezza L’altezza di un’onda sonora dipende dalla sua frequenza, cioè dal numero di oscillazioni che si verificano nell’unità di tempo. Altezza e frequenza sono dunque due grandezze direttamente proporzionali. Infatti all’aumentare della frequenza aumenta l’altezza (suono acuto) e al diminuire della frequenza diminuisce l’altezza (suono grave).

6. Il suono può essere percepito più o meno “forte”. Questa percezione si chiama percezione sonora e dipende da due fattori: • un fattore oggettivo, che l’energia è trasportata dall’onda sonora; • un fattore soggettivo, che è la risposta dei nostri sensi alla sollecitazione esterna;

7. Il fattore soggettivo si chiama intensità del suono. Essa è l’energia trasportata dall’onda nell’unità di tempo attraverso un’area unitaria posta perpendicolarmente alla direzione delle propagazione. Si misura in W/m2. Quest’energia, come nelle perturbazioni armoniche, è proporzionale al quadrato dell’ampiezza.

8. Il timbro Il timbro è il carattere che permette di distinguere più suoni identici per altezza e intensità che provengono da sorgenti diverse. Il diapason emette un suono puro, cioè caratterizzato d’altezza ed intensità costanti. I suoni invece emessi dagli altri strumenti derivano da una sovrapposizione di più onde sinusoidali, chiamate armoniche, con frequenza uguale a quella fondamentale.

9. Nella figura è rappresentata la stessa nota Sol emessa da un diapason, un vibrafono e un trombone. Le tre note hanno lo stesso periodo ma diversa forma.

10. Il rumore Quando il moto della sorgente non è però periodico, non si sente una nota musicale di una certa altezza e timbro ma ciò che avvertiamo è del rumore.

11. Per esempio se consideriamo questa ruota ,se i fori sono ugualmente distanziati si ottiene un’onda periodica. Nel caso i fori non fossero ugualmente distanziati la percezione che avremmo sarebbe quella di un rumore.

12. La scala temperata Purché le combinazioni di suoni provochino suoni gradevoli, bisogna che le rispettive frequenze si trovino in rapporti semplici. I rapporti possono essere : • 2:1 ottava • 5:4 terza maggiore • 4:3 quarta • 3:2 quinta

13. Se i rapporti non sono semplici si parla allora di dissonanza. Il problema di costruire una scala musica sta nel punto di dover dividere un’ottava soddisfacendo due condizioni che a rigore sono incompatibili, ovvero: • Le frequenze devono trovarsi in rapporti più possibile semplici. • Ogni ottava deve essere suddivisa in intervalli regolari in modo che si possa suonare una stessa melodia cominciando da qualsiasi nota dell’ottava (la stessa melodia in tono diverso).

14. Chi riuscì a soddisfare approssimativamente queste due condizione fu Johann Sebastian Bach nella scala temperata. Per ottenere la scala temperata Bach divise l’ottava in 12 note tali che i rapporti tra le frequenze di due note contigue siano uguali. La frequenza di ogni nota si ottiene da quella della nota precedente moltiplicandola per

15. Si ottiene quindi: 1. 2^1/12 = 1,059 2. 2^2/12 = 1,122 3. 2^3/12 = 1,189 4. 2^4/12 = 1,260 • 2^5/12 = 1,335 • 2^6/12 = 1,414 • 2^7/12 = 1,489 • 2^8/12 = 1,587 • 2^9/12 = 1,682 • 2^10/12 = 1,782 • 2^11/12 = 1,888 • 2^12/12 = 2,000

16. Quello che è importante è che molti di questi rapporti sono vicinissimi a numeri semplici, per esempio il settimo numero è molto prossimo all’intervallo di quinta (1,498 ≈ 3/2) oppure il quinto numero è molto prossimo all’intervallo di quarta (1,335 ≈ 4/3).

17. Questa piccola deviazione dalla scala pura (dove i rapporti tra le frequenze sono esattamente uguali al rapporto tra numeri interi) è poco percepibile e quindi la scala temperata del pianoforte, nella quale un’ottava è suddivisa in 12 note tali che i rapporti tra le frequenze di due note consecutive siano uguali, ha avuto larga diffusione.

18. La velocità del suono La velocità in cui si propaga il suono viene chiamata velocità del suono. Essa non dipende dalla frequenza in quanto il timbro del suono non si altera con la propagazione dell’onda.

19. Se il mezzo è aeriforme però la velocità del suono dipende dalla temperatura secondo la formula fenomenologica. La compressibilità dell’aria infatti è dipendente dalla temperatura. I mezzi attraverso i quali si propagano le onde sonore possono essere anche i materiali condensati. La velocità di propagazione, per esempio, attraverso l’acqua è di 1450 m/s, ancora maggiore è la velocità nei solidi. Basti pensare che nel ferro è di circa 6000 m/s.

20. Fine Grazie per l’attenzione.