ELEMENTI ED APPLICAZIONI DI ACUSTICA 02

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1 I.U.A.V. Architettura: Tecniche e Culture del Progetto Primo Semestre a.a. 2018/2019 PROGETTAZIONE AMBIENTALE Prof. Piercarlo Romagnoni 02

2 LIVELLI SONORI

3 RANGE DELLA PRESSIONE SONORA Soglia del dolore = 200 Pa La pressione acustica nell intervallo che va dalla soglia di udibilità a quella del dolore varia: 20 mpa (minimo percettibile) 200 Pa (soglia del dolore) 1 Pa = 1 N/m 2 = 0,00001 bar = 10-5 bar 1 bar = Pa = N/m PRESSIONE ATMOSFERICA Soglia della percezione = 20 mpa SOGLIA DEL DOLORE

4 SCALA LOGARITMICA, LIVELLI POTENZA SONORA SORGENTI AMPIO RANGE DI VALORI 0, W (sussurro) < W < W (razzo saturno) CAMPO DI UDIBILITA ORECCHIO UMANO AMPIO RANGE DI VALORI 20 mpa (20 x 10-5 mbar) < P < 200 Pa (200 x 10-5 bar) SCALA LOGARITMICA pratica riduzione per trattare intervalli così ampi maggiore corrispondenza tra fenomeno e percezione umana

5 SCALA LOGARITMICA, LIVELLI A prescindere dal valore di a

6 SCALA LOGARITMICA, LIVELLI Considerata la generica grandezza J se ne può esprimere il valore in termini di livello L J. L J = 10 log J J 0 J: valore grandezza considerata J 0 : valore di riferimento a seconda della grandezza considerata Ogni livello, a prescindere dalla grandezza convertita, si esprime in Decibel [db], dal nome di Alexander Graham Bell che ha introdotto questa tecnica di conversione. Il Logaritmo nel nostro studio ha base 10 Il rapporto tra grandezze omogenee è adimensionale: IL DECIBEL E UN VALORE DI RIFERIMENTO, NON E UNA UNITA DI MISURA DI UNA GRANDEZZA FISICA.

7 LOGARITMI, RIPASSO Il logaritmo di un prodotto è uguale alla somma dei logaritmi dei fattori 10 log (A x B) = 10 log A + 10 log B Il logaritmo di una frazione è uguale alla sottrazione del logaritmo del denominatore dal logaritmo del numeratore 10 log (A / B) = 10 log A - 10 log B Nel logaritmo di una potenza l esponente può essere estratto a moltiplicatore del logaritmo 10 log A 2 = 2 x 10 log A = 20 log A Trovare l argomento dal logaritmo L = 75 db 10log J J 0 = 75 log J J 0 = 7,5 J J 0 = 10 7,5 J = 10 7,5 J 0

8 SCALA LOGARITMICA, LIVELLI Lp, LI, LW Livello di pressione sonora, L p L p = 10 log p p = 10 log p p 0 2 = 20 log p p 0 p 0 = 20 mpa soglia di udibilità Livello di intensità sonora, L I = 10 log I I 0 L I I 0 = W/m 2 L W = 10 log Livello di potenza sonora, L W W W 0 W 0 = W L L SE RESISTENZA ACUSTICA L = L p I p I rc=400 kg/(m 2 s)

9 LIVELLO DI PRESSIONE SONORA Per avere una corrispondenza più immediata tra la grandezza fisica «p» e la percezione dell'uomo e per comprimere la scala si introduce il livello di pressione sonora L p : L p = 10log p2 p 0 2 db In altri termini si passa ad una scala logaritmica e si introduce una pressione di riferimento p 0 che corrisponde alla soglia di udibilità per l orecchio umano p 0 = 20 [μpa] Il livello di pressione sonora corrisponde a 10 volte il logaritmo, in base 10, del rapporto, al quadrato, tra il valore corrente di pressione e quello assunto come riferimento.

10 CAMPO DI VARIAZIONE DEL LIVELLO DI PRESSIONE SONORA db

11 EFFETTO DELLA VARIAZIONE DEL LIVELLO SONORO Variazione del Livello Sonoro (db) Variazione della Sensazione percepita 3 Appena percepibile 5 Differenza percettibile 10 Forte il doppio (o ½) 15 Grandi variazioni 20 Forte 4 volte (o ¼)

12 LIVELLO DI INTENSITA SONORA Per correlare l intensità sonora, I [W/m 2 ], alla percezione dell'uomo: LIVELLO DI INTENSITA SONORA - L I L I = 10 log I I 0 I 0 [W/m 2 ] intensità sonora di riferimento scelta a partire dalla pressione sonora di riferimento 20 [μpa] che corrisponde alla soglia di udibilità dell orecchio umano.

13 LIVELLO DI POTENZA SONORA Si definisce potenza sonora l'energia emessa, nell'unità di tempo, da una sorgente sonora. E misurata in watt [W]. La potenza sonora è descrittiva della causa del fenomeno acustico, la pressione invece dell effetto Anche la potenza sonora può essere espressa in termini di livello. Si parla in questo caso di LIVELLO DI POTENZA SONORA - L W L W W = 10 log W0 db W 0 : potenza sonora di riferimento = [W] corrispondente alla intensità di riferimento su 1 m 2

14 POTENZA SONORA Valori indicativi della potenza sonora irradiata da alcune sorgenti [W ] Razzo Saturno Tromba 0.31 Squadriglia di jet 50'000 Pianoforte 0.27 Motore di turboreattore 10'000 Automobile in velocità 0.1 Aereo leggero al decollo 100 Clarinetto 0.05 Timpani 25 Ventilatore centrifugo 0.01 Fortissimo orchestrale 10 Voce molto forte Trombone 6 Lavastoviglie Martello pneumatico 1 Sussurro Razzo saturno L W = 197 db Sussurro - L W = 60 db

15 SOMMA DI LIVELLI Il livello è il logaritmo di una grandezza fisica NON SI POSSONO SOMMARE DIRETTAMENTE TRA LORO I LIVELLI L + L L dB 180dB SI DEVONO SOMMARE LE INTENSITA, PRESSIONI O POTENZE CHE SONO ALL ORIGINE DI UN DETERMINATO LIVELLO

16 SOMMA DI LIVELLI, SOMMA DI LIVELLI EQUIVALENTI L I1 = 90 db L I2 = 90 db L I1 = L I2 I 1 = I 2 I 1 +I 2 = 2 I 1 2I I 1 1 LI1 I 2 10 log 10 log + 10 log 2 = LI1 + 3 = = 93dB I = 0 I + = 0 La somma di livelli di pressione/intensità/potenza equivalenti è un livello di intensità complessivo di 3 db superiore al livello di ognuna delle 2. L I1 = L I2 L I1 + L I2 = L I1 +3 db

17 SOMMA DI LIVELLI, SOMMA DI LIVELLI GENERICI L I1 = 75 db L I2 = 70 db I 0 = W/m 2 I 1 = 10 7,5 x W/m 2 I 2 = 10 7 x W/m 2 7,5 7 ( + 10 ) db 7, I1 + I 2 10 x x10 L I 1 I 2 10 log 10 log = 10 log 10 = I = = Al crescere della differenza tra i 2 livelli sonori il livello sonoro complessivo è sempre più vicino al livello del suono più forte. Se la differenza tra due livelli che si sommano è di 5 db o oltre il livello complessivo è di 1 db superiore al livello più alto, se la differenza arriva a 10 db il suono a livello inferiore non comporta contributo.

18 SOMMA DI LIVELLI, SOMMA DI LIVELLI CON DIFFERENZA >10dB Al crescere della differenza tra i 2 livelli sonori il livello sonoro complessivo è sempre più vicino al livello del suono più forte. Se la differenza tra due livelli che si sommano è di 5 db o oltre il livello complessivo è di 1 db superiore al livello più alto, se la differenza arriva a 10 db il suono a livello inferiore non comporta contributo. L I1 = 80 db L I2 = 72 db L I1 + L I2 = 10 log ( ,2 ) = 80,6 db Variazione del Livello Sonoro (db) Variazione della Sensazione percepita 3 Appena percepibile L I1 = 80 db L I2 = 68 db 5 Differenza percettibile 10 Forte il doppio (o ½) L I1 + L I2 = 10 log ( ,8 ) = 80,2 db 15 Grandi variazioni 20 Forte 4 volte (o ¼)

19 SOMMA DI LIVELLI, NOMOGRAMMA Per sommare velocemente 2 livelli si può anche ricorrere al NOMOGRAMMA Esempio: L I1 = 50 db L I2 = 48 db L I1 - L I2 = 2 db L I1 - L I2 = 2 db DL = 2,15 db circa L I1 + L I2 = L I1 + 2,15 = ,15 = 52,15 db

20 LOGARITMI UTILI

21 ELEMENTI ED APPLICAZIONI DI ACUSTICA GRAZIE PER L ATTENZIONE