DIPARTIMENTO DI NUOVE TECNOLOGIE E LINGUAGGI MUSICALI SCUOLA DI MUSICA ELETTRONICA DCPL34

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1 DIPARTIMENTO DI NUOVE TECNOLOGIE E LINGUAGGI MUSICALI SCUOLA DI MUSICA ELETTRONICA DCPL34 CORSO DI DIPLOMA ACCADEMICO DI PRIMO LIVELLO IN MUSICA ELETTRONICA ACUSTICA MUSICALE (COME/03) (Modulo 3b) ACUSTICA ARCHITETTONICA-3 prof. Giovanni La Porta giovannilaporta@libero.it Bibliografia - A. Everest, Manuale di acustica, Milano 1996 (cap. 7,9,13,15,16) Risorse web:

2 Riflessione / Assorbimento/trasmissione. l incontro tra un onda sonora e una parete appartenente ad un ambiente confinato, da luogo a tre tipi di risposta: - frazione di energia riflessa - frazione di energia dissipata - frazione di energia trasmessa riflessione/trasmissione/dissipazione dell energia sonora

3 Riflessione sonora Riflessioni su superfici piane Riflessioni su superfici convesse/concave

4 Assorbimento acustico. la caratteristica fonoassorbente di un elemento dipende, oltre che dalla sua estensione superficiale, dalla proprietà di dissipare energia sonora; tale proprietà è descritta dal coefficiente -> l assorbimento acustico offerto dal singolo elemento, misurato in mq di finestra aperta equivalente [Sabine] Superficie x Ass. [Sabine] -> l assorbimento acustico totale presente nell ambiente alle varie frequenze è rappresentato dalla somma delle Unità Assorbenti esempio di calcolo di unità assorbenti (Sabine)

5 -> l assorbimento acustico risulta maggiormente efficiente per angoli di incidenza prossimi a 90 Andamento dell assorbimento acustico in relazione all angolo di incidenza dell onda sonora; le curve si riferiscono a diversi gradi di impedenza acustica specifica del materiale: per bassi valori di impedenza (materiali fibrosi), tende a 1,00 per ogni angolo di incidenza. l assorbimento acustico dei materiali è determinato fondamentalmente da due principi: porosità e risonanza dei materiali tipologie di assorbimento acustico

6 Porosità. l energia sonora viene dissipata per attrito viscoso all interno del materiale avente struttura porosa (lane minerali, tessuti, ) dissipazione dell energia sonora per porosità. la dissipazione di energia dipende dalla resistenza specifica al flusso propria del materiale con p differenza di pressione e u velocità del flusso; se la resistenza al flusso è troppo grande le onde non riescono a penetrare nel materiale, se è bassa le onde sonore non incontrano attrito sufficiente per dissipare energia materiali con bassa e alta resistenza specifica al flusso

7 . i materiali che offrono grande assorbimento acustico, hanno una resistenza specifica al flusso (Rs) compresa tra 1 e 2 l impedenza caratteristica dell aria. l assorbimento acustico è influenzato fortemente dallo spessore del materiale poroso e dalla distanza con il supporto retrostante Assorbimento acustico di pannello in lana minerale di vario spessore

8 Assorbimento di pannello in lana minerale a contatto e distante 10 cm dalla superficie retrostante es. di assorbimento acustico di materiale fibroso (lana minerale, sp 25 mm), accostato alla parete, a distanza di 2,5 cm e 5,0 cm

9 . la massima efficienza dell assorbimento si ha per distanze pari a /4 della frequenza del suono incidente Assorbimento acustico di drappeggio in velluto pesante (a contatto parete, a 10 cm e 15 cm) es di materiali fibrosi

10 Risonanza. l assorbimento per risonanza fa capo al funzionamento di un sistema massa-molla, in cui una massa, collegata ad una molla di rigidezza nota (k), è assoggettata ad una forza esterna (onda sonora) che la pone in vibrazione; l oscillazione, e conseguentemente l assorbimento acustico, risulterà tanto più estesa tanto maggiore sarà la coincidenza con la frequenza di risonanza propria della molla. qualitativamente, l assorbimento acustico risulta in tutti i casi molto selettivo; l inserimento di materiale poroso nella cavità retrostante ha l effetto di allargare la gamma di frequenze assorbite

11 Risonanza di membrane. l energia sonora viene dissipata per l oscillazione di membrana

12 Herkulessaall, Monaco di Assorbimento acustico del Baviera Baviera soffitto ligneo della Herkulessaall, Monaco di

13 Assorbimento acustico di pannellature in legno di differente spessore, con/senza intercapedine La frequenza di risonanza di un pannello è data dalla relazione: Nel legno: - E (modulo elastico, di Young) = σ/ε [con σ =F/S e ε= ΔL/L] varia tra 400 N/mm 2 (direzione dello sforzo ortogonale alle fibre) a 8000 N/mm 2 (direzione dello sforzo parallelo alle fibre) - σ (coeff. di Poisson, adimensionale) = - ε trasv / ε long è 0 Es. pannello di legno compensato (tavolo da lavoro 1,6x0,8 m) sp. 0,022 m; a=0,8 m, b=1,6 m; p,q = 1; ρ=500 Kg/m 3 ; E=400 N/mm 2 =4*10 8 N/m 2 F 0 = [(1 2 /0,8 2 )+ (1 2 /1,6 2 )]* π*0,022/4 [(4*10 8 /3*500(1-0)] 1/2 173 Hz

14 Risonanza di cavità. l energia sonora viene dissipata per l oscillazione di una massa d aria confinata Frequenza di risonanza di un risuonatore acustico Funzionamento di un risuonatore di Helmoltz

15 Pannelli ad assorbimento misto (risonante/vibrante) Ricostruzione del posizionamento degli echeia loro frequenza di risonanza in teatro romano (da Vitruvio). sistemi fonoassorbenti ottenuti mediante l accoppiamento di membrane risonanti forate. anche in questo caso di definisce una frequenza di risonanza f 0 in corrispondenza della quale l assorbimento risulta massimo pannellature assorbenti a funzionamento misto con p percentuale di foratura

16 d distanza dalla parete t spessore del pannello Assorbimento acustico di un pannello di lana minerale (sp. 50 mm) posato scoperto sulla parete e ricoperto con pannello in legno (sp. 8 mm) con percentuale di perforazione del 14% Assorbimento dell audience. nelle sale il pubblico costituisce la causa principale di assorbimento acustico. L'assorbimento delle persone risulta più accentuato alle frequenze medio alte.. assumendo una superficie di assorbimento equivalente per persona. definendo un coefficiente di assorbimento per la superficie occupata. Kosten (1966), in base a misure effettuate in molte sale musicali, ha correlato l'assorbimento acustico totale relativo all'area del pubblico con il l RT della sala; introducendo il fattore di assorbimento equivalente ( eq) che tiene conto dell'assorbimento addizionale in una sala, propone la seguente formula semplificata per il calcolo del fficienti d i assorbimento dell audience

17 tempo di riverberazione: RT = V /SAud. eq con SAud. l'area destinata al pubblico e eq alle medie frequenze compreso tra 1,07 (posti occupati) e 0,97 per posti vuoti Diffusione sonora. o dovuto alla presenza di irregolarità, le quali fanno sì che la riflessione di un onda non avvenga più in maniera speculare. (=> aumento delle sorgenti immagine) >> D, scarsa diffusione = D, media diffusione << D, alta diffusione,. riflessione diffusa: distribuzione direzionale indipendente dalla direzione di incidenza rapporto tra l del suono incidente e dimensione D tipica degli oggetti

18 . per qualificare la modalità di riflessione di una superficie si introduce il coefficiente di scattering s, definito come la frazione di energia riflessa in maniera diffusa rispetto alla energia riflessa totale (diffusa + speculare) s % minimo per tutte le superfici s 40-70% per superfici di platea per superfici ruvide s 80 % quando le asperità sono dello stesso ordine della lunghezza d onda s 0 s 1 coefficiente s di scattering Diffrazione sonora. la diffrazione (come per i raggi luminosi) induce una deviazione alla traiettoria di propagazione in prossimità di ostacoli al di fuori della visuale geometrica.. i contorni dell ostacolo diventano sorgenti virtuali di onde sonore. la diffrazione risulta maggiore se le dimensioni dell ostacolo risultano essere comparabili con la lunghezza d onda del suono incidente. se la lunghezza d onda è molto più piccola rispetto alla dimensione dell ostacolo, la zona d ombra acustica risulta essere piuttosto estesa

19 diffrazione sonora