Sistemi di diffusione sonora: Frequenza di risonanza di un altoparlante

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Quando un sistema elastico viene sottoposto ad una sollecitazione oscillatoria reagisce diversamente a seconda della frequenza della sollecitazione. In particolare il sistema elastico comincia ad oscillare alla stessa frequenza della sollecitazione quando questa è simile alla frequenza di risonanza del sistema. Ogni sistema elastico ha infatti una propria frequenza di risonanza calcolabile utilizzando formule matematiche che descrivono le grandezze coinvolte nel sistema stesso.

Detto ciò usciamo dal campo teorico e vediamo cosa significa questo discorso in pratica. Immaginiamo che il nostro sistema elastico sia un altoparlante (dunque un sistema composto da varie parti: membrana, avvolgimento e altro), che avrà una sua propria frequenza di risonanza che supponiamo per fissare le idee pari a 40 Hz.

Applicando all'altoparlante un segnale elettrico sinusoidale e variando la frequenza del segnale, avremo che finché la frequenza del segnale non si avvicina a quella di risonanza dell'altoparlante, la membrana dell'altoparlante non sarà sollecitata (o quanto meno sarà sollecitata in maniera minima). Quando invece arriviamo verso i 40Hz, la membrana comincerà ad oscillare anch'essa a questa frequenza e potremo udire un suono uscire dall'altoparlante di frequenza pari alla frequenza del segnale elettrico applicato.

La figura seguente mostra l'ampiezza dell'oscillazione dell'altoparlante in questione sollecitato da un segnale di cui variamo la frequenza:

Sistemi di diffusione sonora - Sollecitazione di un sistema elastico

Sollecitazione di un sistema elastico

Si vede come l'ampiezza dell'oscillazione sia massima nelle vicinanze della frequenza di risonanza mentre sia quasi nulla altrove. La figura mostra anche il diagramma di fase di questo sistema elastico che evidenzia come le frequenze superiori a quella di risonanza vengano invertite di fase (uno sfasamento di 180 gradi implica una inversione di polarità ossia un'inversione di fase). Naturalmente questa situazione è altamente indesiderata nel caso di un altoparlante che non deve introdurre alterazioni sul segnale di ingresso e meno che mai un'inversione di fase nella banda di frequenze che deve riprodurre. Infatti, il diagramma di fase di un altoparlante non ha mai l'andamento mostrato che però è stato preso come esempio per evidenziare ancora una volta le problematiche relative all'andamento della fase che vengono spesso trascurate.








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