Teoria del suono

Proprietà del suono 5/10/21

Esperimento in cui abbiamo ascoltato la stessa nota (La).

Successivamente abbiamo fatto varie osservazioni come:

• La nota può essere: acuto/grave (frequenza di 440 Hz).
• Timbro (armoniche, contenuto in frequenza): capiamo che cambia lo strumento perché cambia la timbrica; il suono secondo il timbro può essere caldo, freddo, metallico… ecc.
• Andamento (costanti/variati): andamento del suono nel tempo si chiama inviluppo.
• Volume (alto/basso): l’ampiezza che cambia nel tempo, l’inviluppo del suono sarà variato.

4 proprietà del suono

Ci concentreremo sulle:

1. Frequenza fondamentale.
2. Ampiezza (livello/volume).
3. Inviluppo (come cambia nel tempo).
4. Armoniche.

Il suono come fenomeno fisico/scientifico 12/10/21

Che cos’è il suono in quanto fenomeno fisico/scientifico?

Il suono è la propagazione di una vibrazione attraverso un mezzo elastico.

Stesso fenomeno di comprensione e decompressione dell’elastico e metà.

L’energia del fenomeno si consuma metà in movimento si trasforma in calore.

Caratteristiche che abbiamo rilevato nel suono:

Velocità

Velocità: per il suono la sua velocità media è di 340 m/s nell’aria a 20°C (unità di misura è C).

Più il mezzo è denso più sarà veloce.

Anche l’aria influisce, più è calda più è rarefatta e quindi il suono arriva meno velocemente, se invece ci sono più molecole nell’aria, più velocemente arriverà l’impatto.

Es. di sorgente sonora. Questa è una vibrazione regolare, infatti mantiene la stessa velocità costante nel tempo.

La forma d’onda, analizzata sopra, nei punti in cui si arriva allo stato di quiete (dove interseca la linea retta) si chiama zero crossing.

1. È un’onda ciclica e per la forma che ha e per la sua regolarità è una sinusoide.
2. È periodica ovvero perché c’è un “pezzo” di essa che si chiama ciclo o periodo, che si ripete all’infinito. È l’inverso della frequenza.
3. L’onda è così semplice che viene anche chiamata tono puro ovvero perché quest’onda rappresenta una singola frequenza.

Frequenza

Frequenza (f): quante volte si verifica un evento in una certa quantità di tempo (ciclo/periodo), quindi più volte questo ciclo/periodo si ripete nel tempo più avrò una frequenza alta; posso avere una frequenza alta o bassa.

↳ N° di cicli/secondi.

↳ La frequenza determina se è un suono udibile o non udibile, l’uomo “standard” può sentire dai 20 Hz ai 20 kHz, questo si chiama range udibile.

↳ I cicli al secondo (cicli/s) si chiamano Hertz (Hz), ovvero l’unità di misura della frequenza.

↳ Il La della chitarra classica compie 440 cicli/s e lo sento in quanto è un numero alto.

(Anche il periodo (T) è collegato alla frequenza, ma è molto diverso = 1/f = T).

Una frequenza diversa corrisponde ad una nota diversa:

• Più è alta la frequenza più è acuto il suono.
• Più è bassa la frequenza e più sarà grave il suono.

Volume

Volume: altra caratteristica del suono.

Quanto forte o piano sentiamo il suono.

Corrisponde all’ampiezza.

* Il periodo si ottiene misurando con il cronometro un certo spazio.

La frequenza indica la nota con cui la sentiamo.

L’ampiezza indicherà il volume.

Ampiezza

Ampiezza (Pa): * pressione che creo sull’aria quando emetto la vibrazione.

Tra la frequenza e l’ampiezza non c’è nessun collegamento, si possono avere suoni con alta frequenza e con bassa ampiezza.

↳ La misuriamo in Pascal (Pa), poi impareremo ad usare i decibel (dB).

↳ 20 mPa è la pressione di riferimento più bassa (0 dB) a più alta ovvero 20 Pa (130 dB).

Suono complesso e spettro di frequenza

♞ Il suono complesso sono infinite sinusoidi in quello spettro di frequenza, quest’ultima sarà irregolare e non periodica.

Le infinite sinusoidi si sommano in maniera matematica e vengono riprodotte contemporaneamente.

Trasformata di Fourier

La trasformata di Fourier è il processo che ci permette di passare da una forma d’onda complessa alla somma delle sue sinusoidi che è visibile nello spettro, quindi come passiamo dalla visione in “onde” a questa visione:

Teorema di Fourier: ogni suono complesso può essere scomposto in una somma di infinite sinusoidi di ampiezza e frequenza differente.

Il contenuto di frequenze che visualizziamo nello spettro ci dà il timbro del suono.

Le armoniche sono frequenze contenute in suoni non puri (le hanno le onde quadre, le onde a dente di sega e le onde triangolari) e sono multipli interi della frequenza fondamentale (ovvero di una nota).

Sinusoide

Sinusoide (ovvero l’onda sinusoidale).

La sinusoide ha un tono puro ed unico, non ha armoniche ma ha solo una frequenza fondamentale.

Forma d’onda e grandezze 19/10/21

Es. forma d’onda con le caratteristiche che abbiamo evidenziato.

Grandezze viste fin’ora:

• Ampiezza.
• Lunghezza d’onda.

Lunghezza d’onda è la lunghezza in metri del mio fronte d’onda, ovvero questa fase di compressione e rarefazione quanto spazio occupa. Esempi.

La velocità del suono la indichiamo con C come il suono si propaga.

La lunghezza d’onda ci aiuta a capire.

Se la lunghezza d’onda è più lunga dell’ostacolo, non avrà problemi a superarlo (100 Hz).

Se la fo