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Pressione e intensità delle onde sonore - Fisica del suono

1.6. Pressione e intensità delle onde sonore

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:

Equazione 1.8. Intensità di un'onda sonora


dove:

  • A è l'ampiezza dell'oscillazione
  • ω è la pulsazione dell'oscillazione[2]
  • c è la velocità dell'onda all'interno del mezzo
  • ρ è una costante che definisce la densità del mezzo

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 extract_post_infos.sh.BAK 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:

Equazione 1.9. Pressione di un'onda sonora


possiamo esprimere l'intensità sonora in funzione della pressione:

Equazione 1.10. Intensità di un'onda 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:

  • atm pressione atmosferica: 1atm=1.01325*105 pascal

  • bar 1bar=10 N/cm2: 105 pascal

  • cmHg centimetri di mercurio (Hg): 1cmHg=1333.22 pascal

  • pascal unità di misura più comune: (N/m2): 1 pascal

  • torr anche: mmHg - millimetri di mercurio: 1/760 atmosfere: 133.3223684211 pascal

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:

Equazione 1.11. Un valore di intensità sonora


supponendo che la densità dell'aria sia:

Equazione 1.12. Densità dell'aria


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:

Equazione 1.13. Intensità sonora in funzione della distanza


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

Intensità e distanza



[2] Questa è anche detta velocità angolare e può essere espressa come: ω = 2φ/T = 2 φ f

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Audiosonica è un sito dedicato all'Ingegneria del Suono. All'interno del sito è disponibile il CAM Corso Audio Multimediale, un corso di Ingegneria del Suono consultabile (con alcune limitazioni) gratuitamente online. La versione senza limitazioni denominata ECO-SISTEMA CAM è disponibile in download a pagamento nei formati html, pdf A4, epub e mobi.

Il corso è adottato in varie forme da molte scuole di tecnica del suono, che sono elencate in una apposita sezione.

Vi sono poi altre sezioni con approfondimenti tecnici e notizie sempre inerenti al mondo dell'ingegneria del suono e anche una sezione dedicata ail'audio professionali con il sistema operativo Linux.

 

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