(4/5) Fisica tecnica ambientale: Acustica e propagazione del suono

ACUSTICA

Grandezze acustiche fondamentali. Campi sonori e propagazione del suono

Suono: perturbazione di carattere oscillatorio che si propaga in un mezzo elastico a frequenza tale da essere percepita dall'orecchio umano

• Campo udibile dura:
  • 20 - 20000 Hz = frequenze
  • 20 Hz = infrasoni
  • 3 cm - 20 m = λ
  • 1 mW - 10^-3 W = potenza udito
  • 20000 Hz = ultrasuoni

Campo sonoro:

• sorgente sonora: corpo vibrante che trasmette al mezzo elastico
• sorgente vibrante

Aria:

1. si comporta come un mezzo elastico
2. trasmette energia, non massa
3. fenomeno acustico:
   • non genera spostamento di particelle; particelle restano e, spostano spostandosi ma oscillano attorno al loro punto di equilibrio generando zone di compressione e rarefazione

Spostamento:

segue legge sinusoidale

Una oscillazione

(f = n^o oscillazioni al secondo)

velocità:

• λ = cT con c = 340 m/s
• λ = c/f con T = 1/f

Acustica

Grandezze acustiche fondamentali - Campi sonori e propagazione del suono

• Suono: Perturbazione di carattere oscillatorio che si propaga in un mezzo elastico a frequenza tale da essere percepita dall'orecchio umano.

• Campo uditivo:
  • 20 - 20000 Hz = frequenza
  • 10^-12 Pa - 20 Pa = pressione
  • 10^-12 - 10³ W = potenza uditiva

20 Hz = Infrasuoni

20000 Hz = Ultrasuoni

• Campo sonoro:
  • Sorgente sonora - Sorgente vibrante
  • Corpo vibrante che trasmette al mezzo elastico

• Pria:
  • Si comporta come un mezzo elastico
  • Trasmette energia, non massa
  • Fenomeno acustico:
    • Non genera spostamento di particelle; particella resta sul posto spostandosi non si us su punto di equilibrio generando zone di compressione e rarefazione

Spostamento: segue legge sinusoidale

Una oscillazione

(f = n° oscillazioni al secondo)

velocità

λ = cT con c = 340 m/s

λ = c/f con T = 1/f

Pressione acustica

percepita dall'orecchio

Δp(t) = p(t) - ps (Pa)

• p istantanea: pressione del fenomeno sonoro
• Patm: pressione in assenza del fenomeno sonoro

Intensità acustica

potenza media trasportata dall'onda che attraversa l'unità di sup. alla propagazione

J = W/S _W/_m²

• Potenza: flusso di energia sonora nell'unità di tempo
• unità di superficie orientata normalmente in spettabile direzione di propagazione del suono

Densità energetica

energia sonora che in un dato istante è localizzata in unità di volume

D = E/V_J/_m³

• Energia sonora
• unità di volume

La propagazione del suono avviene in onde

• Sferiche (sorgente sfera pulsante) + comume
• Cilindriche (sorgente lineare)
• Piane (sorgente piana) non si verifica in realtà

Campi sonori

Determinata regione dello spazio in cui è presente un insieme di onde sonore

• Libero: solo onde direttamente irradiate dalla sorgente. (Astratto, sempre presenti fenomeni di riflessione)
• Riverberato: onde sonore dirette + riflessione + diffrazione + interferenza
• Diffuso: densità energia sonora assume in ≈↑ un valore costante in tutto il volume

Suoni puri

Caratterizzati da un solo valore di frequenza dello spettro (frequenza costante nel tempo)

Suoni complessi

spettro comprende molte componenti pure, se lo spettro a continuo è sdole banda larga.

Onde piane

• 1 sorgente = piano vibrante
• fronti d'onda = sup. // sorgente piana

Pressione acustica

• Pm
• pc

c(ondizioni) reale

• velocità particelle

um condizioni normale pc = 1/2 unta.no.ieri

Intensità acustica J = P²/pc

DIM ONDE PIANE

PRESSIONE

INTENSITÀ

IMPEDENZA ACUSTICA

ORTOG. MEZZO DI PROPAGAZIONE

F = ma

p.S - p.S(p-dp) = v (s ₀) (m_v/_t) dla

ps - ps - s dp + p dv = s dx ^(du/dt)

v _x

dp = δ c² d

P - Patm = δ c² u

In onde piane attraverso p sono diffuse

‘ posso e validi efficaci

POTENZA ACUSTICA

W = PS u

J = W/ S

LUNGHEZZA D÷NA

PRESSIONE

IMPEDENZA ACUSTICA

W = PS U

J = P²/d

J = p²/δ c²

J = W