Fisica tecnica ambientale - Acustica

Acustica 4.1 grandezze acustiche fondamentali, campi sonori e propagazione del suono

1. Pressione sonora
2. Intensità acustica
3. Densità di energia sonora
4. Suoni puri e suoni complessi
5. Campi sonori
6. Onde piane e onde sferiche
7. Scala dei Decibel
8. Spettri acustici
9. Composizione dei livelli sonori
10. Riflessione, rifrazione, diffrazione, assorbimento dei suoni
11. Propagazione in campo libero
12. Fenomeni che accompagnano la propagazione
13. Le barriere acustiche

La gamma delle frequenze udibili dall'uomo varia fra 20 Hz e 20 kHz.

Al di fuori si parla di infrasuoni e di ultrasuoni.

Il mezzo di propagazione più usuale è l'aria, dove le perturbazioni che producono il suono sono provocate da sollecitazioni di pressione indotte dalle vibrazioni di un corpo, sorgente sonora.

Le vibrazioni delle particelle producono nel mezzo elastico variazioni di pressione -{>} variazioni di densità.

L'effetto sonoro è una compressione che si propaga nell'aria, alternando fasi di rarefazione e compressione dell'aria.

Lunghezza d'onda

Lunghezza d'onda λ

λ = c T

c = velocità del suono

T = periodo

(331,4+0,6 T_m^°) c nell'aria secca

ma f = ¹/_T Frequenza ⇒ λ = ^c/_f

λ è la distanza tra gli strati compressi.

4.1 grandezze acustiche fondamentali, campi sonori e propagazione del suono

1. Pressione sonora
2. Intensità acustica
3. Densità di energia sonora
4. Suoni puri e suoni complessi
5. Campi sonori
6. Onde piane e onde sferiche
7. Scala dei Decibel
8. Spettri acustici
9. Composizione dei livelli sonori
10. Riflessione, rifrazione, diffrazione, assorbimento dei suoni
11. Propagazione in campo libero
12. Fenomeni che accompagnano la propagazione
13. Le barriere acustiche

La gamma delle frequenze udibili dall'uomo varia fra 20 Hz e 20 kHz.

Al di fuori si parla di infrasuoni e di ultrasuoni.

Il mezzo di propagazione più usuale è l'aria, dove le perturbazioni che producono il suono sono provocate da sollecitazioni di pressione indotte dalle vibrazioni di un corpo, sorgente sonora.

Le vibrazioni delle particelle producono nel mezzo elastico variazioni di pressione → variazioni di densità.

L'effetto sonoro è una compressione che si propaga nell'aria, alternando fasi di rarefazione e compressione dell'aria.

Lunghezza d'onda

Lunghezza d'onda λ

λ = c T

c = velocità del suono

T = periodo

ma f = ¹/_T Frequenza ⇒ λ = ^c/_f

λ è la distanza tra gli strati compressi.

Grandezze fondamentali

Pressione acustica

Pressione acustica ΔP [Pa]

ΔP(t) = P(t) - Pa

P(t) = pressione dovuta all'effetto sonoro

Pa = pressione atmosferica

ΔP è la differenza tra la pressione P(t), in presenza del fenomeno sonoro, e la pressione Pa, atmosferica, che si avrebbe in assenza di suono.

In generale è molto piccola rispetto a Pa.

Valore efficace di P:

P_e = √(1/T ∫[Δp(t)]² dt)

Intensità acustica

Intensità acustica J [W/m²]

J = c·D

J esprime il flusso di potenza che attraversa una data superficie ortogonale alla direzione di propagazione.

Densità d'energia sonora

Densità d'energia sonora D [J/m³]

D = E/V

D_c = densità cinetica

D_c = 1/2 m/V u² → D_c = 1/2 ρ u²

ρ = densità acustica

D_p = densità potenziale

D_p = E_p/V = L/V = -1/V ∫^P_Pa PdV

D_c = 1/2 ρu²

D_p = ΔP²/2aK

La compressione è talmente rapida da essere adiabatica.

PV^K = cost

Derivo dp·V^K + P·K·V^K-1 dV = 0

dVs = -dp·V^K/P·K·V^K-1 → -dp·V/P·K

dv = -dpV/PV^K ≈ -dpV/PK

→ D_p = (ΔP²/2aK)

L'organo dell'udito

Orecchio

Esterno    Medio    Interno

• Padiglione auricolare
• Canale uditivo
• Timpano
• Ossicini
• Coclea

Possiamo dividere l'orecchio umano in parti:

• Esterno
• Padiglione auricolare
• Condotto uditivo → termina con la membrana del timpano
• Medio
• Cassa timpanica
• Martello → tocca il timpano
• Incudine
• Staffa → tocca la finestra ovale
• Interno