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Il moto delle onde sonore

Un sasso gettato nell’acqua di un laghetto genera alcune onde circolari,ciascuna formata da una cresta e un ventre.
La sostanza in cui le onde si propagano ,che in questo caso è l’acqua,si chiama mezzo.
Un’onda meccanica è una perturbazione che necessita di un mezzo elastico per propagarsi e trasportare la sua energia.
Per la fisica, il suono è un'oscillazione (un movimento nello spazio) compiuta dalle particelle (atomi e molecole) in un mezzo. Nel caso del suono che si propaga in un mezzo fluido(tipicamente in aria) le oscillazioni sono spostamenti delle particelle, intorno alla posizione di riposo e lungo la direzione di propagazione dell'onda, provocati da movimenti vibratori, provenienti da un determinato oggetto, chiamato sorgente del suono, il quale trasmette il proprio movimento alle particelle adiacenti, grazie alle proprietà meccaniche del mezzo; le particelle a loro volta, iniziando ad oscillare, trasmettono il movimento alle altre particelle vicine e queste a loro volta ad altre ancora, provocando una variazione locale della pressione; in questo modo, un semplice movimento vibratorio si propaga meccanicamente originando un'onda sonora (od onda acustica), che è pertanto onda longitudinale.

In un onda trasversale le particelle del mezzo si spostano in direzione perpendicolare rispetto al moto dell’onda stessa mentre in un’onda longitudinale le particelle del mezzo si spostano in direzione parallela rispetto al moto dell’onda stessa.
Si determinano due importanti caratteristiche di un’onda:la frequenza e l’ampiezza.
La frequenza di un’onda è il numero di oscillazioni complete che si verificano ogni secondo in un dato punto del mezzo .La frequenza si misura in Hertz (Hz).1Hz= 1 oscillazione al secondo. Questa unità di misura deriva dal nome del fisico tedesco Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) che per primo costruì un apparato in grado di trasmettere onde radio.
L’ampiezza di un’onda,invece,è il massimo spostamento delle particelle del mezzo rispetto alla posizione di equilibrio e indica la quantità di energia trasportata dall’onda stessa.
Ma come si formano i suoni?
Il suono è prodotto dalla vibrazione di un corpo elastico;esso inizia quando il corpo comincia a vibrare e termina quando la vibrazione cessa completamente. Qualsiasi corpo che emette un suono si chiama sorgente sonora.
Una corda di chitarra o anche un semplice elastico che vibra crea delle onda che si propagano nell’aria in tutte le direzioni. La corda vibrante è la sorgente sonora mentre l’aria è il mezzo elastico in cui il suono si propaga.
Ma quali sono i 3 caratteri distintivi dei suoni?
L’altezza,l’intensità e il timbro sono i 3 caratteri distintivi dei suoni.
Specificatamente l’altezza è quella caratteristica del suono che ci permette di distinguere i suoni gravi dai suoni acuti o alti. Essa determinata dalla frequenza delle onde sonore,cioè dal numero di vibrazioni al secondo.
Maggiore è la frequenza,più acuto è il suono che percepiamo,le nostre orecchie riescono a percepire soltanto i suoni che hanno frequenza compresa tra i 20 Hz e i 20 000 Hz. le frequenze comprese in questo intervallo costituiscono il campo di udibilità dell’orecchio umano. Tuttavia,in natura esistono onde sonore di frequenza inferiore ai 20 Hz o superiore ai 20 000 Hz,che noi non possiamo udire:sono gli infrasuoni e li ultrasuoni.
L’intensità o volume è quella caratteristica del suono che ci permette di distinguere i suoni forti da quelli deboli. Essa è determinata dall’ampiezza delle onde sonore. Maggiore è l’ampiezza,più forte è il suono che percepiamo. Essa si misura in decibel (dB) e deriva dal nome dell’inventore scozzese Alexander Graham Bell (1847-1922).
Il timbro è quella caratteristica di un suono che ci permette di riconoscere la sorgente sonore. Esso è determinato dalla forma dell’onda.
Che cosa accade quando un’onda sonora incontra un ostacolo?
C’è la riflessione del suono,e consiste nell’dispendio di una parte di energia da parte dell’onda e il rimbalzo all’indietro,quando incontra l’ostacolo.
Come esempio di utilizzo di questo fenomeno c’è il sonar,apparato elettronico utilizzato delle navi per misurare la profondità del fondale e per rilevare la presenza di oggetti sott’acqua.

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