Fisica tecnica

PROGRAMMA

• Acustica
  • nozioni di base
  • propagazione rumore ambiente esterno caratteristiche acustiche da fonoassorbimento e fonoisolamento dei materiali
  • propagazione rumore ambienti chiusi
  • acustica architettonica
• Termodinamica
  • attività
  • temperatura aria
  • temperatura pareti
  • umidità
  • velocità aria
  • abbigliamento

temperatura operante: media tra la temperatura dell’aria e dei pareti.

• 13/21^o INVERNO
• 24/26^o ESTATE

Umidità relativa: 40/60%

• Trasmissione del calore
  • dispersione termica

SISTEMI DI UNITÀ DI MISURA

Fare una misura di una grandezza G significa confrontarla con una grandezza G₀ presa come unità di misura e il rapporto non è altro

G = (G / G₀) misura

L devono essere omogenee, ossia confrontabile, scomponibile, ecc.

• Grandezza misurabile direttamente - altezza
• Grandezza misurabile indirettamente

Si ricavano misurando altre grandezze legate a queste da una precisa legge fisica.

* Grandezze ordinabili ma non misurabili - temperatura.

Alcune grandezze sono scelte arbitrariamente fondamentali e le altre sono derivate da queste con la fisica.

1. Se K adimensionale è unitaria sono state derivate in modo coerente.

Il sistema di unità di misura può essere:

• assoluto, se vi è sei unità fondamentali: c'è la massa.
• gravitazionale, se la forza è posta come unita fondamentale (poco usato).

Sistemi di unità di misura:

• metrici o anglosassoni

SISTEMA INTERNAZIONALE (SI)

• metrici, assoluto

GRANDEZZE FONDAMENTALI

• complete
• indipendenti

Ci sono due grandezze ausiliare (o spezzettature) caratterizzate, che non hanno dimensione:

MULTIPLI

• 10³ K kilo
• 10⁶ M mega
• 10⁹ G giga
• 10² h etto
• 10¹ da deca

SOTTOMULTIPLI

• 10^-3 m milli
• 10^-6 μ micro
• 10^-2 c centi
• 10^-1 d deci
• 10^-3 m mano

TEMPERATURA

• Gradi centigradi
• Gradi Fahrenheit

Tk = 273,15 + tc

TF = 32 + [212-32]₁₀₀ tc

TF = 32 + 1,8 tc

La temperatura corporea è circa la gradi Fahrenheit

1°F = 5/9 °C

Scala Rankine è la scala assoluta degli anglosassoni

TR = 1,8 Tk

TR = 459,67 + t°F

LAVORO

L = è una grandezza scalare uguale al prodotto scalare tra forza e spostamento

J = [Nm]

Anche l’energia viene espressa in Joule

Nel sistema termotecnico l’energia viene misurata in

Caloria: 1 cal [Kcal]: quantità di calore necessaria a innalzare la temperatura di 1 Kg d’acqua da 14,5°C a 15,5°C (nel sistema termotecnico)

1 Kcal = 4186,8 J

La Kcal chimica è più piccola della Kcal termica

4184 invece di 4186,8 J

p(x,t) = f(x - Ct) + g(x + Ct)

asse x verso positivo

asse x verso negativo

f

C = velocità di propagazione delle perturbazione

Se l'oscillazione è sinusoidale (armonica), la solizione è di tipo:

p(x,t) = A sin [^2π/_λ (x-Ct)] = A sin (kx - ωt)

k = ^2π/_λ [m^-1] numero d'onda

λ = CT spazio percorso dell'onda in un periodo

T [s] periodo

f [s^-1] Hz

ω = ^2π/_T pulsazione

CAMPO DI FREQUENZA DELL'ORECCHIO UMANO

16 Hz

f

2000 Hz

L'orecchio non ha la stessa sensibilità a tutte le frequenze.

soglia di udibilità: minima pressione sonora percepibile dall'orecchio umano.

Se aumentano gli Hertz aumenta la soglia di udibilità.

Nell'aria, a temperatura ambiente, il suono si propaga a:

C = 343 m/s

F(x+dx) = F(x) + _∂F/_∂x dx = F(x) + E_{S ∂²ξ}/_∂x² dx

ΔF = E_{S ∂²ξ}/_∂x² dx so che ΔF = ma a = _∂²ξ/_∂t²

m = ρSδx perché equilibrio

E_{S ∂²ξ}/_∂x² = ρSδx _∂²ξ/_∂t²

_c² = E/_ρ

Questo per i solidi, mentre per i gas era

c: (_∂ρ/_∂p)_S

Ma le due sono relazionate:

ε = _ΔEA/_EA = ΔV/V

σ/E = ΔV/V σ

σ è la tensione massima, positiva se di trazione = - p

E = -_∂P/_∂V V dV = -₁/_ρ² dp

1 + ₁/_{ρ² ∂²} = (_∂P/_∂ρ) ρ

(_∂P/_∂ρ) = E/ρ

Questo mostra come l'equazione per i solidi e gas si equivalga

Modulo di comprimibilità

E_S = √gkRT isentropica

Tono complesso: è sempre una perturbazione periodica ma con un andamento più complesso.

Teorema di Furier

Una qualsiasi funzione di periodicità T, si può ricostruire come una serie di seni e coseni:

p(τ) = _a0/₂ + Σ^∞_n=1[an cos(nω₀τ) + b_nsin(nω₀τ)]

ω₀ = ^2π/_T

a_n, b_n coefficienti calcolabili.

Rumore:

non è periodico o è aperiodico se c’è e avviene ad un tempo infinito

Invece che una serie sarebbe da esprimere sotto forma di integrale perché Δf molto più frequente di Δτ tend t→∞.

Più la frequenza è alta più le somme è acute.

Se la distribuzione fosse costante si chiamerebbe rumore bianco.

FATTORE DI DIREZIONALITÀ DELLA SORGENTE SONORA

Consideriamo una sorgente che mani emette allo stesso modo in tutte e direzioni

ES:

• I(Ψ) = I(Ψd)
• IIsotopa = QW / 4Πr²

Lp = Lw - 20logr - 11 + 10logQ

ESEMPIO

• Sorgente puntiforme su una superficie riflettente
• Q = IIsotopa = 2
• Su uno spigolo
• Q = 4
• In un amezzo
• Q = 8

SORGENTE SONORA LINEARE

I punti somaxi di un cilindro che emette suoni sono cilindri

• w
• w₀ = q - 2Πrl
• r >> r₀

I = W_I / 2Πr_E

• p² = rWΛ^-6 / 2Πr_E

w** potenza sonora per unità di lunghezza [W/m]

Lo espumno come quello di pressione sonora

w⁰*^-12