L' acustica è una branca della fisica che studia la produzione, trasmissione, immagazzinamento, percezione e riproduzione del suono; ovvero studia in dettaglio le onde sonore che si propagano attraverso una materia, che può essere allo stato gassoso, liquido o solido, perché il suono non si propaga nel vuoto. Il suono è l'elemento principale dell'acustica e consiste in onde sonore prodotte quando le oscillazioni della pressione atmosferica vengono convertite in onde meccaniche.
Cos'è l'acustica
Sommario
È la branca della fisica che studia la produzione e il comportamento durante la trasmissione e la destinazione delle onde sonore, nonché la loro composizione. Quando si parla di cosa sia l'acustica, ci si riferisce anche allo studio di spazi fisici o luoghi in cui il suono viene propagato, e ha molteplici applicazioni per eventi, studi e spazi pubblici.
Anche in musica, è il termine che si intende con l'uso di strumenti che producono suoni acusticamente, tralasciando elementi elettrici o elettronici, ad esempio la chitarra acustica.
Cosa studia l'acustica
Hanno ampiezza (valori massimi e minimi nella loro ondulazione), frequenza (numero di oscillazioni al secondo o ripetizioni), velocità (il tempo che trascorre da quando viene generata fino a raggiungere il suo ricevitore), lunghezza (quanto è lunga l'onda o quale distanza esiste tra due picchi o valli in esso), periodo (tempo di ogni ciclo per la sua ripetizione), ampiezza (quantità di energia del segnale, non significa volume), fase (posizione di un'onda rispetto a un'altra) e potenza (quantità di energia acustica per tempo per sorgente).
Esistono due tipi di onde a seconda del modo in cui si muovono attraverso il mezzo: longitudinale (il movimento sarà parallelo alla direzione di propagazione) e trasversale (il movimento è perpendicolare alla direzione di propagazione).
All'interno del fenomeno acustico si studia non solo il suono che può essere facilmente percepito dall'orecchio umano, ma anche gli infrasuoni e gli ultrasuoni. Gli infrasuoni sono quelle frequenze sonore che sono più basse di quanto l'orecchio umano possa percepire (20 hertz), ma per alcuni animali è abbastanza percettibile e utilizzato come comunicazione a grandi distanze; mentre gli ultrasuoni sono le onde che sono al di sopra dell'udito percepito dall'essere umano, a circa 20.000 hertz.
Per questo studio, il suono costituisce un trasporto di energia sotto forma di vibrazione e la sua velocità dipenderà dalla densità del mezzo e dalla temperatura dell'aria. La velocità sarà maggiore nei solidi e nei liquidi rispetto ai mezzi gassosi (aria). La velocità del suono nell'aria è di circa 344 metri al secondo a circa 20 ° C, sebbene per ogni grado centigrado aggiuntivo di temperatura, la velocità dell'onda acustica aumenterà a una velocità di 0,6 m / s. Nei liquidi, in particolare l'acqua, la velocità sarà di circa 1.440 m / s, mentre in quelli solidi come l'acciaio sarà di circa 5.000 m / s.
Storia dell'acustica
Marco Vitruvio Polión (80 / 70-15 AC), architetto e ingegnere romano, è stato il precursore dell'acustica architettonica, scrivendo dei fenomeni acustici che hanno avuto luogo nei teatri, e grazie a questo, c'è stato un record di aspetti prendere in considerazione il campo acustico quando si costruiscono luoghi teatrali e musicali.
Successivamente, l'ingegnere, fisico e matematico Galileo Galilei (1564-1642), concluse gli studi di Pitagora, definendo più chiaramente le onde, dando origine all'acustica fisiologica, e descrivendola come uno stimolo interpretato dalla mente come suono, all'acustica psicologica. Marin Mersenne (1588-1648), filosofo e matematico francese, condusse esperimenti sulla velocità di propagazione del suono; e Isaac Newton (1643-1727) formularono la velocità del suono nei solidi. Il fisico John William Strutt (1842-1919), noto anche come Lord Rayleigh, scrisse sulla produzione di suoni su archi, piatti e membrane.
Altri personaggi famosi della storia che hanno contribuito al campo acustico furono l'astronomo, matematico e fisico Pierre-Simon Laplace (1749-1827), con studi sulla propagazione del suono; Hermann von Helmholtz (1821-1894), fisico e medico, studiò la relazione tra toni e frequenze; Alexander Graham Bell (1847-1922), inventore e scienziato, sviluppò il telefono osservando che alcuni materiali potevano trasformare e trasportare vibrazioni sonore; Thomas Alva Edison (1847-1931), inventore, ottenne l'amplificazione delle vibrazioni sonore con lo sviluppo del fonografo.
Rami di acustica
Esistono diverse classificazioni che, insieme, aiutano a definire cosa sia l'acustica, in base ai mezzi di propagazione delle onde e alla loro utilità pratica. Alcuni di loro sono:
Acustica dell'Acustica
Questo è un termine ridondante, sebbene molte persone ne siano curiose. L'acustica è presente in tutti i rami. Ad esempio, nell'acustica fisica, che riguarda l'analisi dei fenomeni sonori, le leggi in base alle quali è governato, il suo trasporto attraverso i media e le sue proprietà; mentre la metrologia acustica è quella che si occupa di calibrare gli strumenti per misurare le grandezze acustiche per registrare le quantificazioni degli stessi o per produrle.
Acustica fisiologica
Studia le orecchie e la gola, nonché l'area del cervello che decodifica le onde. Qui sono inclusi sia i suoni emessi che la loro percezione e disturbi.
Acustica architettonica
È responsabile dello studio dell'acustica in recinti e spazi, del loro comportamento, di come adattare e impostare questi spazi per l'utilizzo ottimale delle caratteristiche del suono e per avere una propagazione efficace in uno spazio controllato. Questa divisione ha contribuito a sviluppare custodie adatte a questo scopo, come il guscio acustico.
Acustica industriale
È la branca che si occupa di attenuare gli effetti del rumore prodotto dall'attività industriale, al fine di proteggere i lavoratori dall'inquinamento acustico e dai suoi attacchi, mediante un qualche tipo di isolamento acustico.
Acustica ambientale
Studia i suoni presenti all'aperto, il rumore nell'ambiente ei suoi effetti sulla natura e sulle persone. Questi rumori sono generati dal traffico, diversi tipi di trasporto, locali commerciali, quartieri e diverse attività umane quotidiane. Questo ramo promuove la gestione e il controllo del rumore, per ridurre l'inquinamento acustico.
Inquinamento acustico
Acustica musicale
È quello che studia il suono prodotto dagli strumenti musicali, le loro scale, accordi, consonanze. Cioè, la messa a punto della scala dello stesso. Oltre a quanto sopra, ci sono altri rami, come:
- Aeroacustica (suono prodotto dal movimento nell'aria)
- Psicoacustica (percezione umana del suono e dei suoi effetti)
- Bioacustica (studia l'udito negli animali e comprende la loro percezione)
- Sott'acqua (rilevamento di oggetti con suono, come i radar)
- Slectroacoustics (studia i processi elettronici per la cattura e l'elaborazione del suono)
- Fonetica (acustica del linguaggio umano)
- Macroacustica (studio dei suoni forti)
- Ultrasuoni (studia il suono non udibile ad alta frequenza e le sue applicazioni)
- Vibratorio (studio di sistemi che hanno massa ed elasticità in grado di eseguire movimenti oscillatori)
- Strutturale (studia il suono che si propaga attraverso le strutture sotto forma di vibrazioni), tra gli altri.
Fenomeni acustici
Sono quelle distorsioni delle onde sonore, causate da ostacoli o variazioni esistenti nel mezzo di propagazione che ne influenzano le caratteristiche. Tra questi fenomeni acustici ci sono:
- Riflessione: è quando l'onda sonora incontra un solido ostacolo e questo la fa deviare dal suo percorso originario, creando un effetto di "rimbalzo", che le permette di ritornare al mezzo da cui proviene.
- Eco: si verifica quando un'onda rimbalza e viene riflessa in cicli ripetuti a un intervallo di circa 0,1 secondi. Per percepirlo, la sorgente sonora e la superficie che la riflette, devono trovarsi ad una distanza non inferiore a circa 17 metri.
- Riverbero: questo è un fenomeno simile all'eco, con la differenza che il tempo di ripetizione è inferiore a 0,1 secondi e l'effetto risultante è un suono prolungato. In questo caso, la sorgente e la superficie riflettente devono essere distanti meno di 17 metri.
- Assorbimento: è quando l'onda raggiunge una superficie e ne neutralizza o assorbe una parte e il resto viene riflesso. I pannelli acustici utilizzati negli studi hanno questa proprietà, sebbene assorbano quasi completamente il suono.
- Rifrazione: sono le curvature che un suono assume quando passa da un mezzo all'altro, e la sua direzione e velocità dipenderanno dalla temperatura, densità ed elasticità del mezzo di propagazione.
- Diffrazione: è quando un'onda incontra un ostacolo più piccolo della sua lunghezza nel suo percorso, che la circonda e l'onda si "disperde".
- Interferenza: si verifica quando due o più onde diverse si intersecano o si sovrappongono. Generalmente, hanno traiettorie opposte, quindi "entreranno in collisione" tra loro. Più le due onde sono uguali in termini di ampiezza, maggiore è l'indice di interferenza.
- Pulsazioni: sorgono in presenza di due onde di frequenze diverse ma molto vicine, che è impercettibile all'orecchio umano, quindi viene percepita come un'unica frequenza.
- Effetto Doppler: è quello che si percepisce quando si verifica un aumento o una diminuzione della frequenza di un'onda quando l'emettitore e il ricevitore si avvicinano o si allontanano. Esempio: quando senti arrivare un'ambulanza o una pattuglia, passa e se ne va di nuovo.
Cos'è l'inquinamento acustico
È la versione acustica dell'alterazione di un ambiente in un determinato spazio. Quando c'è inquinamento acustico, allora si capirà che c'è un eccesso di suono o rumore che altererà l'ambiente.
Cos'è la schiuma acustica
Esistono due classi di elementi progettati per assorbire a una certa scala: materiali fonoassorbenti ed elementi selettivi o chiamati anche risonatori.
I primi sono utilizzati per ottenere tempi di riverbero adeguati nelle attività svolte nello spazio, per la riduzione o eliminazione degli echi e per l'eliminazione dei rumori inquinanti all'esterno del sito. I più utilizzati sono lana di roccia rivestita, fibra di poliestere rivestita e schiuma di resina melamminica flessibile.
I secondi sono quelli utilizzati quando si cerca di ottenere un grande assorbimento delle basse frequenze, riducendo in linea di principio i tempi di riverbero. Possono essere utilizzati come integratori di materiali assorbenti o separatamente per lo scopo sopra descritto.
I tipi di risonatori sono:
- Membrana o diaframmatica: materiali non porosi e flessibili, come il legno.
- Cavità semplice: formata da una intercapedine d'aria chiusa, collegata all'ambiente da una stretta apertura.
- Collettore a intercapedine basato su pannelli asolati: pannello di materiale non poroso e rigido su cui è stata forata una serie di cerchi o asole, che andranno posizionati ad una certa distanza dalla parete della stanza, in modo che ci sia uno spazio aria chiusa formata da entrambe le superfici.
