Il propagazione del suono si verifica sempre in un mezzo materiale, poiché il suono è un'onda longitudinale che comprime ed espande alternativamente le molecole del mezzo. Può essere diffuso attraverso aria, liquidi e solidi.
L'aria è il mezzo più comune per la propagazione del suono. La vibrazione prodotta da una sorgente sonora come una voce o un corno, viene trasmessa a sua volta in tutte le direzioni alle molecole d'aria circostanti e queste alle loro vicine..
Questo disturbo provoca variazioni di pressione nell'aria, creando onde di pressione. Queste variazioni si propagano e quando raggiungono il timpano, inizia a vibrare e viene prodotto il segnale uditivo..
Le onde trasportano energia alla stessa velocità del disturbo. Nell'aria, ad esempio, il suono viaggia ad una velocità di circa 343,2 m / s in condizioni normali di temperatura e pressione, velocità che è una caratteristica del mezzo, come vedremo più avanti..
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La propagazione del suono avviene fondamentalmente in due modi, il primo è il suono che proviene direttamente dalla sorgente che lo origina. Il secondo è attraverso le onde sonore che vengono riflesse da ostacoli come le pareti delle stanze, dando origine a un campo sonoro riverberante..
Queste riflessioni delle onde sonore possono verificarsi molte volte e ciò che viene interpretato come suono è la pressione acustica risultante dal campo sonoro diretto e dal campo riverberante..
In questo processo, le onde sonore cedono la loro energia al mezzo e si attenuano con la distanza fino a scomparire..
La velocità con cui il suono si propaga in diversi media dipende dalle loro proprietà. I più rilevanti sono densità, elasticità, umidità, salinità e temperatura. Quando questi cambiano, anche la velocità del suono.
La densità del mezzo è una misura della sua inerzia, che è una resistenza al passaggio dell'onda di pressione. Un materiale molto denso inizialmente si oppone al passaggio del suono.
Da parte sua, l'elasticità indica quanto è facile per il mezzo riacquistare le sue proprietà una volta disturbato. In un mezzo elastico, le onde sonore viaggiano più facilmente che in un mezzo rigido, perché le molecole sono più disposte a vibrare più e più volte..
C'è una quantità fisica chiamata modulo di compressibilità per descrivere quanto sia elastico un mezzo.
In generale, il suono si propaga in un mezzo con una velocità data da:
Dove la proprietà elastica è il modulo di compressibilità B e la proprietà y è la densità ρ:
Infine, la temperatura è un altro fattore importante quando il suono si propaga attraverso un gas come l'aria, che è il mezzo attraverso il quale si propagano la maggior parte delle onde sonore. Quando si considera il modello dei gas ideali, il quoziente B / ρ dipende solo dalla sua temperatura T.
In questo modo la velocità del suono nell'aria a 0ºC è di 331 m / s, mentre a 20 ºC il suo valore è di 343 m / s. La differenza si spiega perché all'aumentare della temperatura aumenta anche lo stato vibratorio delle molecole d'aria, facilitando il passaggio del disturbo..
Il suono è un'onda meccanica che necessita di un mezzo materiale per propagarsi. Pertanto, non è possibile trasmettere il suono nel vuoto, a differenza delle onde elettromagnetiche che possono farlo senza grossi problemi..
L'aria è l'ambiente più comune per la trasmissione del suono, così come altri gas. I disturbi sono trasmessi da collisioni tra molecole gassose, in modo tale che maggiore è la densità del gas, più velocemente viaggia il suono..
Come abbiamo detto prima, la temperatura influenza la propagazione del suono nei gas, poiché quando è più alta le collisioni tra le molecole sono più frequenti.
In aria, la dipendenza della velocità del suono v dalla temperatura T in kelvin è data da:
Molte volte la temperatura non è distribuita uniformemente in un luogo, ad esempio una sala da concerto. L'aria più calda è più vicina al pavimento, mentre sopra il pubblico può essere fino a 5ºC più fresca, il che influisce sulla propagazione del suono nella stanza, poiché il suono si muove più velocemente nelle zone più calde.
Il suono viaggia più velocemente nei liquidi che nei gas e ancora più veloce nei solidi. Ad esempio, in acqua dolce e in acqua salata, entrambe a una temperatura di 25 ºC, la velocità del suono è, rispettivamente, 1493 m / se 1533 m / s, circa quattro volte superiore a quella dell'aria, circa.
È facile da controllare mettendo la testa nell'acqua, quindi il rumore dei motori della barca è molto migliore che nell'aria.
Ma in materiali solidi come acciaio e vetro, il suono può raggiungere i 5920 m / s, quindi conducono il suono molto meglio..
Le onde sonore interferiscono in modo costruttivo o distruttivo, in altre parole, si sovrappongono. Puoi facilmente sperimentare questo effetto con un semplice esperimento:
-1 paio di altoparlanti come quelli che usi sui computer desktop.
-Telefono cellulare su cui è installata un'app per il generatore di onde.
-Nastro di misurazione
L'esperimento viene condotto in un'ampia stanza aperta. Gli altoparlanti sono posizionati uno accanto all'altro, a 80 cm di distanza e con identico orientamento.
Ora gli altoparlanti sono collegati al telefono ed entrambi sono accesi con lo stesso volume. Una frequenza specifica è selezionata nel generatore, come 1000 Hz.
Poi ci si deve muovere lungo la linea che unisce i diffusori, ma mantenendo una distanza di circa 3 m. Si nota subito che in alcuni punti l'intensità del suono aumenta (interferenza costruttiva) in alcuni punti e in altri diminuisce (interferenza distruttiva).
Si osserva anche che quando ci si trova in un punto equidistante dagli altoparlanti, questo è sempre un luogo di interferenza costruttiva..
Questa esperienza, che richiede la partecipazione di due persone, serve a verificare che gli oggetti abbiano frequenze caratteristiche.
2 bottiglie vuote identiche.
I partecipanti devono mantenere le loro bottiglie in posizione verticale e verticale e essere separati da una distanza di circa 2 m. Una delle persone soffia attraverso la bocca della bottiglia, incitando il getto d'aria obliquamente, l'altra persona tiene la sua bottiglia verticalmente vicino all'orecchio.
L'ascoltatore nota immediatamente che il suono sembra provenire dalla propria bottiglia, sebbene il suono originale sia prodotto nella bottiglia che l'altra persona sta soffiando. Questo fenomeno è chiamato risonanza.
L'esperienza può essere ripetuta se la bottiglia della persona che soffia viene riempita a metà con acqua. In questo caso viene registrato anche il suono, ma più alto.
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