Acustica degli ambienti: Comportamento dei modi assiali

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Come detto, un modo assiale consiste in un'onda acustica tra due superfici la cui lunghezza d'onda è multipla della distanza tra le due superfici e la frequenza dell'onda in questione prende il nome di frequenza di risonanza. Vediamo nel dettaglio cosa succede riferendoci alla figura seguente:

Acustica degli ambienti - Compressione e rarefazione delle particelle in una stanza

Compressione e rarefazione delle particelle in una stanza

Abbiamo detto che la lunghezza d'onda di un modo assiale primario è pari al doppio della distanza tra le due superfici:

λ = 2 d cioè d = λ/2

La figura mostra la stessa onda nelle sue due condizioni opposte tra le quali oscilla continuamente. Nella prima, la compressione è massima sulla parete di sinistra e minima sulla parete di destra (dove infatti è massima la dilatazione). Nella seconda situazione (linea tratteggiata in figura) la compressione risulta massima sulla parete di destra e minima su quella di sinistra (dove è massima la dilatazione); pensiamo all'esempio dell'acqua nella vasca messa in risonanza ondeggiando una mano al suo interno. Le particelle d'aria (d'acqua nell'esempio della vasca), viaggiano da una parte all'altra con una certa velocità. Questa sarà massima al centro della stanza (vasca) mentre sarà nulla a ridosso delle pareti. Nel dettaglio, la velocità delle particelle è distribuita come nella figura seguente (linea tratteggiata):

Acustica degli ambienti - Pressione e velocità delle particelle in una stanza

Pressione e velocità delle particelle in una stanza

La linea continua della figura precedente mostra la distribuzione del valore della pressione sonora lungo la sezione della stanza. Si vede come la pressione massima si abbia in corrispondenza delle pareti mentre al centro della stanza si abbia pressione minima. Questo si verifica in quanto le particelle sulle pareti, quando vengono spinte dall'onda, vengono compresse e questo equivale a dire che sono sottoposte ad una certa pressione. Viceversa, le particelle centrali si muovono in accordo con l'onda e dunque non vengono sottoposte a pressione. I punti in cui la pressione è massima vengono definiti punti caldi, quelli dove è minima vengono definiti punti freddi. Dalla figura si vede che il massimo della velocità delle particelle (che corrisponde al minimo della pressione esercitata su di esse) si ha al centro della stanza ossia nella posizione λ/4. Questa regola vale in generale purché la dimensione della stanza sia un multiplo intero della lunghezza d'onda. La figura seguente mostra la sezione di una stanza la cui lunghezza è pari a 4 volte la lunghezza d'onda (figura superiore). La figura inferiore ci mostra l'andamento della velocità e della pressione sonora lungo la lunghezza della stanza:

Acustica degli ambienti - Caratteristiche di un modo assiale non primario

Caratteristiche di un modo assiale non primario

Notiamo come ad una distanza di λ/4 dalla parete le particelle abbiano velocità massima [23 ]. Questo risultato sarà importante tra beve quando parleremo del posizionamento dei pannelli di assorbimento. E' possibile ascoltare la differenza tra punti caldi e punti freddi generando con un oscillatore una frequenza di risonanza all'interno di una stanza. Spostandoci nella stanza potremo effettivamente ascoltare la differenza tra i punti caldi e i punti freddi. Partendo dalla parete andando verso il centro, quando ascolteremo una vistosa variazione sonora saremo arrivati al punto freddo che si trova ad una distanza pari a λ/4, essendo λ la lunghezza d'onda della frequenza di risonanza che abbiamo generato.



[23 ] Vale la pena di ribadire a scanso di equivoci che un particella che trasporta il suono oscilla avanti e indietro rispetto alla sua posizione iniziale trasmettendo la sua oscillazione alle particelle adiacenti e non viaggia insieme all'onda sonora lungo la sua direzione di propagazione.








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