I FENOMENI DEL SUONO RIFLESSIONE RIFRAZIONE INTERFERENZA DIFFRAZIONE EFFETTO DOPPLER BANG SUPER SONICO

Transcript

1 I FENOMENI DEL SUONO RIFLESSIONE RIFRAZIONE INTERFERENZA DIFFRAZIONE EFFETTO DOPPLER BANG SUPER SONICO

2 Il suono (dal latino sonus) è la sensazione data dalla vibrazione di un corpo in oscillazione. Tale vibrazione si propaga nel vuoto o in un mezzo elastico. Le oscillazioni sono spostamenti delle particelle intorno alla posizione di riposo e lungo la direzione di propagazione dell onda; gli spostamenti sono provocati da movimenti vibratori, provenienti da un determinato oggetto, chiamato sorgente del suono.

3 I primi studi sul suono furono compiuti da Pitagora nel VI secolo a.c. ma precedentemente anche il matematico e filosofo da Crisippo che ipotizzò che il suono fosse una conseguenza di onde di pressioni. I greci avevano comunque molto conoscenze riguardo l acustica, come dimostrano gli studi fatti per le costruzioni dei teatri. Nel 1600 si sviluppò lo studio del suono come scienza, tra i più importanti di questo periodo si ricorda Mersenne, che fu il primo a misurare la velocità del suono.

4 Riflessione Quando un onda sonora incontra un ostacolo può accadere che lo superi, o venga assorbita o riflessa. La riflessione avviene quando un onda sonora incontra un ostacolo di grandi dimensioni e rimbalza all indietro. La legge della riflessione è uguale per tutti i tipi di onde e ci dice che l angolo di incidenza è uguale all angolo di riflessione. α = β

5 Rifrazione Consideriamo un onda sonora che parte da terra, quando il suo fronte raggiunge una certa quota diminuisce la sua velocità, mentre la parte dell onda che si propaga a bassa quota continua a propagarsi con la stessa velocità. Il fronte si curva quindi verso l alto. Quindi a terra vi è la possibilità che ad una certa distanza il suono non giunga affatto. I «raggi» sonori sono stati quindi portati verso l alto per rifrazione.

6 Interferenza Alla base dell interferenza vi è il principio della sovrapposizione; in ogni punto in cui 2 onde della stessa natura incidono contemporaneamente l oscillazione è data dalla somma algebrica delle oscillazioni delle 2 onde incidenti prese separatamente. Esistono 2 tipi di interferenza; interferenza costruttiva( incontro fra 2 gole o 2 creste) e interferenza distruttiva(incontro fra una cresta e una gola).

7 Diffrazione Quando un'onda incontra sulla sua strada un ostacolo o è costretta a passare attraverso una piccola fenditura, manifesta un comportamento peculiare: essa (e con essa l'energia che trasporta) è in grado di raggiungere anche punti che non sarebbero raggiungibili se la propagazione avvenisse per raggi d onda rettilinei. È come se l'onda si "rompesse" e si ricomponesse, sparpagliandosi, al di là dell'ostacolo o della fenditura. Quando un suono incontra un ostacolo, la sua capacità di aggirarlo dipende dal rapporto tra la dimensione dell'ostacolo e la lunghezza d'onda del suono.

8 Effetto Doppler L'effetto Doppler è un fenomeno fisico che consiste nel cambiamento, rispetto al valore originario, della frequenza o della lunghezza d onda percepita da un osservatore raggiunto da un onda emessa da una sorgente che si trovi in movimento rispetto all'osservatore stesso. L'effetto fu analizzato per la prima volta da Christian Andreas Doppler nel Procedette quindi a verificare la sua analisi in un famoso esperimento: si piazzò accanto ai binari della ferrovia, e ascoltò il suono emesso da un vagone pieno di musicisti, assoldati per l'occasione, mentre si avvicinava e poi mentre si allontanava. Confermò che l'altezza del suono era più alta quando l'origine del suono si stava avvicinando, e più bassa quando si stava allontanando, dell'ammontare predetto. Formula generale: f = f( V±Vr V±Vs )

9 Bang Super Sonico Un aereo che viaggia a velocità prossima a quella del suono (340m/s = 1224km/h) emette onde sonore che, nella direzione del moto, si accumulano formando un'onda di grande energia detta onda d'urto. L'onda d'urto, di notevole energia, assume una forma a cono con il veicolo nel vertice. Mentre l'onda d'urto scorre lungo la superficie terrestre, l'osservatore che si trova nelle vicinanze sente un forte rumore simile ad un'esplosione, detto bang supersonico. Per indicare la velocità di un veicolo supersonico si usa il numero di Mach che esprime il rapporto tra la velocità del veicolo e la velocità del suono. Per esempio se un veicolo si muove a velocità doppia di quella del suono, tale velocità è indicata come Mach 2. nm = Vs V