Construction.gif (7164 bytes)

Home ] Up ]

 

bottom.gif (983 bytes)

bottom.gif (983 bytes)

Un classico esempio di sorgente sonora è il diapason in vibrazione; il movimento compiuto da uno dei suoi rebbi è di tipo sinusoidale. Infatti se si riporta in un diagramma cartesiano, per esempio, l’ampiezza dello spostamento di un rebbio dalla sua posizione di equilibrio in funzione del tempo, si ottiene una curva di forma sinusoidale.

FoneticaAcustica(Fig03).jpg (5399 bytes)

Se al rebbio del diapason è connesso un pistone coassiale ad un tubo, il sistema costituisce una sorgente di onde sonore piane, di forma sinusoidale che si propagano all’interno del tubo stesso. I segmenti perpendicolari alla direzione di propagazione (e quindi all’asse del tubo) sono dei fronti d’onda. Se si fosse schematizzata la stessa ‘situazione prima che il diapason fosse stato messo in vibrazione (cioè in assenza di suono) questi fronti d’onda sarebbero risultati equidistanti. La rappresentazione relativa ad un dato istante successivo all’entrata in azione della nostra sorgente sonora, mostra delle zone di condensazione e delle zone di rarefazione dei fronti d’onda (in sostanza, delle particelle d’aria); è intuitivo attribuire alle prime una variazione positiva di pressione e, rispettivamente, alle seconde una variazione negativa rispetto alla pressione atmosferica. La pressione acustica istantanea Pi, in un piano perpendicolare all’asse del diapason stesso, e anch'essa descritta da una curva di forma sinusoidale.

FoneticaAcustica(Fig04).jpg (11764 bytes)

Il termine «variazione» è per convenzione sottinteso ogni qualvolta al termine «pressione» si affianchi l’aggettivo «acustica» o «sonora». La pressione acustica istantanea, Pi, descrive un ciclo completo di oscillazione nel tempo T, chiamato periodo e misurato in secondi. In genere si dice che un segnale che varia nel tempo, f(t), è periodico se si riproduce identico a se stesso a intervalli di tempo uguali, cioè: f(t) = f(t+T). La pressione Pi sulla sezione piana considerata è nulla prima che questa sia raggiunta dall’onda sonora, poi  aumenta, passa per un valore massimo (ampiezza A o valore di picco), poi decresce, ripassa per il valore zero, raggiunge un valore minimo negativo (uguale, in valore assoluto, a quello massimo A) e, nuovamente aumenta per annullarsi; dopo di che il ciclo si riproduce identico a se stesso fino a quando il diapason continua a vibrare. Il numero di oscillazioni effettuate in 1 secondo dalla pressione acustica istantanea si chiama frequenza dell’onda sonora, è misurato in Hertz (abbreviato Hz) ed è l’inverso del periodo:

Pertanto un suono sinusoidale è specificato in modo univoco dal valore massimo (valore di picco) della pressione acustica istantanea e dalla sua frequenza (o dal suo periodo). Le onde sinusoidali di frequenza compresa fra 20 Hz e 20 kHz (questa gamma di frequenze è chiamata campo di udibilità) sono percepibili dall’orecchio (purché abbiano un’ampiezza sufficiente ad eccitare il sistema uditivo): solo in questo caso si parla di onde sonore; altrimenti si parla esclusivamente di onde acustiche, infrasonore se di frequenza inferiore a 20 Hz ed ultrasonore se di frequenza superiore a 20 kHz. Il fronte dell’onda acustica in esame si sposta nel tubo alla velocità v, che in aria, a una temperatura di 20°C, vale approssimativamente 343 m/s. Dato che un ciclo di oscillazione è effettuato in un tempo T, lo spostamento corrispondente dell’onda sonora, chiamato lunghezza d’onda, simboleggiato con l e misurato in metri, sarà:

FoneticaAcustica(Form02).jpg (1226 bytes)

Se in un diagramma cartesiano si rappresenta la pressione acustica Pi in funzione della distanza dalla sorgente ad un certo istante, si ottiene ancora una curva sinusoidale equivalente precedente (che rappresentava la, variazione di Pi in funzione del tempo e su una certa sezione del tubo).

FoneticaAcustica(Fig05).jpg (6264 bytes)

Il nomogramma  permette di passare facilmente dalla frequenza alla lunghezza d’onda (e viceversa) di un suono emesso in aria ( con una pressione atmosferica Pa = 760 mm Hg e una temperatura di 20°C).

FoneticaAcustica(Fig06).jpg (8788 bytes)

Nel caso di un segnale sinusoidale, come si è visto, il valore di picco dell’ampiezza - unitamente al valore di frequenza - caratterizza in modo univoco la pressione acustica, o qualsiasi altra grandezza fisica che vari in tale modo. La stragrande maggioranza dei suoni della realtà fisica che ci circonda (compresi quelli del linguaggio) non sono però di forma sinusoidale: essi sono di forma complessa (diversa, cioè, da quella sinusoidale) e possono essere ancora periodici (nel senso della definizione data più sopra) oppure aperiodici. Consideriamo il segnale complesso periodico (A) (disegnato a tratto pieno) di cui è rappresentato un periodo: si vede immediatamente che il valore di picco non è più in grado di caratterizzarlo esattamente per la forma irregolare e per l’asimmetria che presenta rispetto all’asse dei tempi. Per poter ancora utilizzare un singolo valore di ampiezza che in qualche modo dia conto del perché un suono è più «forte» di un altro, si ricorre - nel caso dei segnali complessi - ad altri due tipi di valori di ampiezza, entrambi caratterizzati dal non essere un determinato valore istantaneo bensì un certo valore medio calcolato a partire da tutti i valori istantanei che il segnale assume durante un periodo. Il valore medio (B) viene definito come l’area compresa fra il segnale e l’asse dei tempi (area rettangolare tratteggiata), divisa per il periodo. Il valore efficace, di più usuale utilizzazione, viene definito (C) come la radice quadrata dell’area compresa fra il segnale elevato a quadrato e l’asse dei tempi (area rettangolare tratteggiata) divisa per il periodo. Si noti che il valore efficace così definito (come, peraltro, il valore medio) è funzione solo delle ampiezze istantanee del segnale ed è quindi indipendente dalla sua frequenza. Spesso, a meno di specifica menzione, il termine pressione acustica, P, indica la pressione acustica efficace (valore efficace della pressione acustica istantanea Pi). Nel caso di un segnale sinusoidale, l’ampiezza media è pari a 0,636 dell’ampiezza di picco, mentre l’ampiezza efficace vale 0,707 l’ampiezza di picco. L a pressione sonora si esprime (nel Sistema Internazionale) nella stessa unità di misura della pressione atmosferica, cioè in «Newton al metro quadrato» (N/m2) , unità chiamata anche «Pascal» (P) .

FoneticaAcustica(Fig07).jpg (25040 bytes)

top.gif (983 bytes)

top.gif (983 bytes)

 

Home ] Up ] [ Onda sinusoidale ] Decibel ] Spettro Sonoro ] Filtraggio ] Segnale Verbale ]

hosted by     Ifed.jpg (7579 bytes)    CnrLogo.jpg (1090 bytes)CnrNameLogo.jpg (6024 bytes)

projectmaster: Piero Cosi                          webmasters: Piero Cosi

FrontPageLogo.gif (3536 bytes)