Elementi di Acustica Applicata http pcfarina eng unipr

Elementi di Acustica Applicata http: //pcfarina. eng. unipr. it/Acustic-Illum-2015. htm Angelo Farina Dip. di Ingegneria Industriale - Università di Parma Parco Area delle Scienze 181/A, 43100 Parma – Italy angelo. farina@unipr. it 2 ottobre 2015 Il Fenomeno Sonoro 1

Fenomeno sonoro 2 ottobre 2015 Il Fenomeno Sonoro 2

IL SUONO • Il suono è generato dalla variazione di pressione in un mezzo materiale (fluido o solido) che si propaga senza trasporto di materia. • Esso è caratterizzato da alcune grandezze fondamentali quali l'Ampiezza, la frequenza o il periodo di oscillazione, la lunghezza d'onda e la celerità di propagazione nel mezzo attraversato. 2 ottobre 2015 Il Fenomeno Sonoro 3

Fenomeno sonoro: generalità Il fenomeno sonoro è caratterizzato dalla propagazione di energia meccanica dovuta al rapido succedersi di compressioni ed espansioni di un mezzo elastico; tale energia, che ha origine in una sorgente sonora, si propaga nel mezzo stesso per onde con velocità finita. Perché il fenomeno nasca e si propaghi occorre dunque che esista: • una “sorgente sonora” • un “mezzo elastico” 2 ottobre 2015 Il Fenomeno Sonoro 4

Sorgente sonora (1): Sorgente sonora: superficie piana che si muove di moto armonico semplice ad una estremità di un condotto di lunghezza infinita nel quale si trova un mezzo elastico in quiete. Rarefazioni Compressioni 2 ottobre 2015 Il Fenomeno Sonoro 5

Sorgente sonora (2): Il moto armonico del pistone è caratterizzato dalla frequenza “f” con cui la superficie piana si muove. “f” = frequenza, numero di cicli compiuti dalla superficie piana in un secondo e viene espressa in “hertz” (Hz); “T” = periodo, tempo necessario a compiere un ciclo; “ ” = velocità angolare; Relazioni tra le varie grandezze: f = 1/T ed f = / 2 (Hz) Se la frequenza del fenomeno è compresa tra 20 e 20000 Hz, la perturbazione è percepita dall’orecchio dell’uomo e si parlerà di fenomeno acustico o sonoro. 2 ottobre 2015 Il Fenomeno Sonoro 6

Sorgente sonora (3): La superficie del pistone si muove di moto armonico semplice: • spostamento = so cos( t), • velocità = v = ds/dt = - so sen ( t), • accelerazione = a = dv/dt = - 2 so cos( t), dove so rappresenta il valore dello spostamento massimo della superficie del pistone. 2 ottobre 2015 Il Fenomeno Sonoro 7

Mezzo elastico: Le proprietà elastiche e la massa del mezzo elastico stabiliscono la “velocità” con cui la perturbazione si trasmette e la quantità di energia meccanica trasferita dalla sorgente nella unità di tempo (W). 2 ottobre 2015 Il Fenomeno Sonoro 8

Velocità di propagazione e lunghezza d’onda: La perturbazione, generata nel mezzo elastico dal movimento delle particelle a contatto con la superficie vibrante della sorgente, si propaga con una velocità “c 0” che, nel caso dell’aria secca e alla temperatura t (°C), vale: • c 0 = 331. 4 + 0. 6 t (m/s) la lunghezza d’onda “ ”, fissata la frequenza “f” del moto armonico della sorgente, dipende dal valore della velocità c 0 secondo la relazione: • 2 ottobre 2015 (m) Il Fenomeno Sonoro 9

Legame frequenza-lunghezza d’onda: All’aumentare della frequenza si riduce la lunghezza d’onda della perturbazione sonora 2 ottobre 2015 Il Fenomeno Sonoro 10

Velocità di propagazione in mezzi diversi: • Velocità del suono in aria @ 20°C • Velocità del suono in mezzi diversi 340 m/s • Velocità del suono in acqua distillata 2 ottobre 2015 Il Fenomeno Sonoro 11