Pressione e intensità delle onde sonore - Fisica del suono

Il suono si propaga in tutte le direzioni, ma possiamo assumere che l'onda sonora che investe il nostro timpano sia singola e con i fronti paralleli alla superficie del timpano stesso. Tanto maggiore è l'energia trasportata dall'onda, tanto più elevata è la sensazione di livello del suono percepita. Abbiamo detto che l'onda sonora esercita una pressione sulle particelle del mezzo che attraversa. Definiamo la grandezza intensità dell'onda (I) come l'energia trasportata in un secondo attraverso una sezione unitaria del mezzo, dunque misurata in W/m². La sua espressione nel caso di un oscillatore [Vedi: Risonanza] è la seguente:

dove:

La grandezza ottenuta dal prodotto ρ all_scripts check_existing_resources.sh create_index.sh create_master_product.sh create_online_images.sh create_online_sounds.sh create_source_symbolic_links.sh customizer docbuild extract_post_infos.sh launch_customizer.sh launch_epub.sh launch_html.sh launch_mobi.sh launch_online.sh launch_pdfA4.sh libs log logs update_index.sh wikipedia c è detta impedenza caratteristica del mezzo .

Si vede che I dipende sia dal quadrato della pulsazione che dal quadrato dell'ampiezza.

Dato che la pressione dell'onda è legata alla sua ampiezza dalla relazione:

possiamo esprimere l'intensità sonora in funzione della pressione:

La pressione sonora può essere misurata in molte unità di misura diverse. Mostriamo le più comuni e i relativi fattori di conversione:

La pressione di riferimento superata la quale cominciamo a percepire un suono è la seguente:

0.00002Pa = 20 μPa (micropascal)

Facciamo un esempio numerico per utilizzare concretamente le formule precedenti. Consideriamo il valore di intensità sonora corrispondente al limite della percettibilità:

supponendo che la densità dell'aria sia:

e la velocità del suono sia di 343m/s, applicando le formule precedenti si ottiene il valore di pressione sonora seguente: p=2*10^-10atm

L'intensità sonora può essere legata alla potenza sonora sviluppata dalla sorgente sonora. Sia W la potenza emessa da una sorgente puntiforme; questa si distribuirà equamente sui fronti d'onda sferici e dunque la relazione da utilizzare sarà:

da cui si vede che l'intensità sonora decade all'aumentare della distanza con un andamento pari a 1/r², come illustrato dalla figura seguente:

Intensità e distanza