IL SUONO. Grandezze Fisiche. Y = Spostamento della particella. t = Tempo

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1 IL SUONO Caratteristiche Generali Il suono é un onda elastica (ha bisogno di un mezzo per propagarsi),longitudinale (la perturbazione avviene parallelamente alla direzione di propagazione); per la sua esistenza sono, dunque, necessari una sorgente (corpo vibrante) e un mezzo elastico di propagazione (aria, acqua, ecc..). Il suono è, quindi,un modo di trasmissione di energia meccanica che, irradiandosi dalla sorgente attraverso il mezzo di propagazione,arriva ai corpi riceventi. La perturbazione che viaggia sul mezzo consiste, fisicamente, in un susseguirsi di pressioni e depressioni e, quindi, in un oscillazione di ogni particella in vibrazione attorno ad una sua posizione media fissa. Periodo ( T ) Grandezze Fisiche E l intervallo di tempo necessario per compiere una vibrazione completa. Si misura in secondi ( s ). Y = Spostamento della particella t = Tempo Se, ad esempio, il periodo è di 1/30 di secondo la sorgente sonora compie in 1 secondo 30 vibrazioni ( frequenza ). Frequenza ( f ) E il numero di vibrazioni complete che avvengono in un secondo. Si misura in hertz ( Hz ). Risulta f=1/t Il "range" di udibilità dell orecchio umano è compreso tra i 20 e i Hz. Ciò significa che, pur esistendo onde sonore che si propagano a frequenze più basse (infrasuoni) o più alte (ultrasuoni),noi non possiamo percepirle.

2 Lunghezza d onda (l ) E la distanza percorsa dall onda in un periodo. Perciò, se "v" è la velocità di propagazione, l = v. T oppure l = v / f. Si misura in metri ( m ). Ampiezza L ampiezza dell onda rappresenta lo spostamento massimo delle molecole d aria che oscillano intorno alla posizione di equilibrio al passaggio della perturbazione acustica. All aumentare di questo spostamento aumenta la forza con cui le molecole colpiscono la membrana timpanica e, quindi,l intensità del suono che percepiamo. Velocità di propagazione E la velocità con cui il suono si propaga nel mezzo attraversato e dipende dalla densità dello stesso e dal modulo di compressione ( K = Costante ). Nella tabella sono riportati i valori di "v" per alcune sostanze. Sostanza V (m/s ) Aria 344 Anidride Carbonica 259 Alcool Etilico 1207 Acqua 1498 Rame 3750 Ferro 5120 Vetro 5170

3 Timbro Il timbro rappresenta la qualita del suono e dipende essenzialmente dalla forma d onda dello stesso. Permette di distinguere suoni emessi da sorgenti diverse, anche se essi hanno la stessa frequenza e la stessa intensita. Ciascun strumento musicale ha un timbro diverso. Armonici Una qualsiasi forma d onda può essere scomposta come una somma di infinite sinusoidi (suoni puri). A ciascuna di queste sinusoidi si da il nome di armonica. Due suoni aventi stessa frequenza e stessa intensità ma di timbro diverso presenteranno armoniche di ampiezza diversa. Per comprendere meglio si può utilizzare la seguente applet Java: oppure Cos è il decibel? Il decibel è un' unità di misura che viene usata in molti campi della tecnica. In acustica la sua applicazione più importante è per misurare il livello di pressione sonora (ma viene usato anche per quantificare l'intensità, la potenza sonora, etc.). Essa è un po' particolare perché non quantifica una grandezza in se ma la sua variazione in ampiezza e quindi si basa sempre su un valore minimo che è usato come riferimento. Il nostro apparato uditivo è in grado di percepire enormi variazioni dell ampiezza di un suono: il rumore che danneggia l udito è più di un milione di volte più grande rispetto a quello minimo in cui siamo in grado di sentire, da qui la necessità di tradurre il fenomeno in numeri più comodi da maneggiare nei conti e da discutere attraverso l utilizzo del logaritmo in base 10 (NB deci- perché decimale, Bel da Mr. A.G. Bell colui che sviluppò a livello industriale l invenzione del telefono). Lp=20*log10(P/Pref) [db]

4 dove P è il valore da tradurre in Pascal e Pref = 20 micropa = 0,00002 Pa Questa operazione pone quindi a 0 db il valore minimo udibile appena definito di 20 micropascal e a 120 db il valore massimo di 20 Pa (effettivamente esistono suoni che superano i 120 db ma per fortuna non sono nella nostra esperienza diretta). Si noti che il sistema uditivo percepisce le variazioni di volume secondo una scala logaritmica e che effettivamente notiamo un raddoppio circa ogni 10 db di aumento. I valori del livello di pressione sonora in decibel si misurano con i fonometri, quì viene data una tabella empirica, utile a quantificare a orecchio le variazioni di cui si è parlato. Sensazione sonora L orecchio umano presenta una sensibilità che è funzione di due variabili principali: la frequenza del segnale sonoro e il livello di pressione sonora del segnale. In generale la sensibilità dell'orecchio diminuisce sensibilmente alle basse frequenze, si accentua alle frequenze medie e torna a ridursi, ma in modo meno marcato, alle frequenze più alte. A livelli di pressione sonora più alti la curva di sensibilità dell'orecchio tende, comunque, ad appiattirsi. Sulla base del comportamento dell'orecchio medio sono state realizzate delle curve di eguale sensazione sonora in funzione della frequenza e del livello di pressione sonora, dette curve isofone. Sul diagramma, in ascisse sono riportate le frequenze, mentre in ordinate sono posti i livelli di pressione. Ogni curva rappresenta perciò un insieme di segnali sonori che producono sull'ascoltatore la medesima sensazione sonora. GRANDEZZE, PARAMETRI FISICI E CENNI NORMATIVI POTERE FONOISOLANTE E ISOLAMENTO ACUSTICO Il potere fonoisolante (R) di un elemento di edificio descrive la sua attitudine a ridurre la trasmissione di energia sonora ed è caratteristico delle proprietà fisiche dell elemento. W1: Potenza sonora incidente sulla parete W2: Potenza sonora trasmessa dalla parete

5 Il potere fonoisolante apparente (R ) è analogo al potere fonoisolante sopra descritto, ma tiene conto anche dell energia acustica trasmessa lateralmente attraverso le strutture che delimitano l elemento. W1: Potenza sonora incidente sulla parete W2: Potenza sonora trasmessa dalla parete W3: Potenza sonora trasmessa lateralmente attraverso le strutture di contorno L isolamento acustico (D) è dato dalla differenza di livello sonoro che si riscontra tra due ambienti contigui. Può tenere conto delle caratteristiche di assorbimento acustico dell ambiente ricevente. L1: Livello sonoro nell ambiente disturbante L2: Livello sonoro nell ambiente ricevente D = L1 L2: Isolamento acustico I LIMITI DI LEGGE Il DPCM 5 dicembre 1997 ( Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici ), emanato in attuazione della legge 447/95 ( Legge quadro sull inquinamento acustico ), ha introdotto un quadro di riferimento alquanto articolato, affiancando e integrando la scarsa legislazione preesistente. Le prescrizioni ivi contenute riguardano il potere fonoisolante apparente R w (che tiene conto anche delle trasmissioni laterali attraverso le strutture che delimitano una parete), l isolamento di facciata D2m,nT,w e il livello di rumore di calpestio L n,w: vengono fissati i valori limite dell indice di valutazione dei citati parametri, per le differenti categorie di edificio, come riportato in tabella. CLASSIFICAZIONE DEGLI AMBIENTI ABITATIVI R w D2m,nT,w L n,w Edifici adibiti a ospedali, cliniche, case di cura o assimilabili Edifici adibiti a residenza o assimilabili Edifici adibiti ad alberghi, pensioni o attività assimilabili. Edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli o assimilabili Edifici adibiti ad uffici o assimilabili. Edifici adibiti ad attività ricreative o di culto o assimilabili Edifici adibiti ad attività commerciali o assimilabili. Il decreto precisa che i valori limite di R w si applicano a elementi di separazione tra due distinte unità abitative

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