acustica

L'acustica è una branca della fisica incaricata di studiare la produzione, la trasmissione, la conservazione, la percezione e la riproduzione del suono ; cioè 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 ed è costituito da onde sonore prodotte quando le oscillazioni della pressione dell'aria vengono convertite in onde meccaniche.

acustica

Che cos'è l'acustica

È il ramo della fisica che studia la produzione e il comportamento durante la trasmissione e la destinazione delle onde sonore, nonché la loro composizione. Quando si tratta di ciò che è acustico, si riferisce anche allo studio di spazi fisici o stanze in cui il suono viene propagato e ha molteplici applicazioni per eventi, studi e spazi pubblici.

Anche nella musica, è il termine compreso dall'uso di strumenti che producono suoni dal percorso acustico, lasciando da parte gli elementi elettrici o elettronici, ad esempio la chitarra acustica.

Cosa studia l'acustica?

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Questa scienza studia il comportamento delle onde sonore, che sono oscillazioni o fluttuazioni delle vibrazioni risonanti, e la loro propagazione, che è intesa come la loro conduzione dalla loro origine alla loro destinazione. Il mezzo in cui si diffonde un'onda sonora deve avere elasticità (essere in grado di subire deformazioni reversibili da forze esterne), inerzia (può rimanere a riposo) e massa (quantità di materia).

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 generato fino a quando non raggiunge il suo ricevitore), lunghezza (quanto è lunga l'onda o quale distanza esiste tra due creste o valli al suo interno), periodo (tempo di ciascun 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 volta dalla fonte).

Esistono due tipi di onde in base al modo di muoversi attraverso il supporto: longitudinale (il movimento sarà parallelo alla direzione di propagazione dell'onda ) e trasversale (il movimento è perpendicolare alla direzione di propagazione).

All'interno del fenomeno acustico, viene studiato 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 inferiori a ciò che l'orecchio umano è in grado di percepire (20 hertz), ma per alcuni animali è totalmente evidente e lo usano come forma di comunicazione su lunghe distanze; mentre gli ultrasuoni sono le onde che si trovano sopra l'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 fluidi gassosi (aria). La velocità del suono nell'aria è di circa 344 metri in pochi secondi a circa 20 ° C, anche se 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 nell'acqua, la velocità sarà di circa 1.440 m / s, mentre nel solido, come l'acciaio, sarà di circa 5.000 m / s.

Storia dell'acustica

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Risale all'antica Roma e alla Grecia, dove più spettacoli musicali e teatrali si tenevano in luoghi costruiti per questo scopo. Il filosofo e matematico greco Pitagora (569-496 a.C.), iniziò a studiare il fenomeno acustico, notando la differenza negli intervalli musicali, esprimendo numericamente queste osservazioni e definendo quelle che ora vengono chiamate armoniche e inarmoniche . Più tardi, lo scienziato Aristotele (384-322 a.C.), diede le prime approssimazioni sulle onde, descrivendole come espansioni e contrazioni nell'aria che cadeva e colpiva "l'aria vicina".

Marco Vitruvio Polión (80 / 70-15 AC), architetto e ingegnere romano, è stato il precursore dell'acustica architettonica, scrivendo dei fenomeni acustici che si sono verificati nei teatri e, grazie a ciò, ha registrato una serie di aspetti prendere in considerazione in campo acustico quando si costruiscono sale teatrali e musicali.

Quindi, 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 descrivendolo 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), hanno formulato 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 illustri della storia che hanno contribuito al campo acustico sono stati 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; L'inventore e scienziato Alexander Graham Bell (1847-1922) 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.

Filiali di acustica

Esistono diverse classificazioni che, insieme, aiutano a definire cos'è l'acustica, in base ai mezzi di propagazione delle onde e alla loro utilità pratica. Alcuni di essi sono:

Acustica dell'acustica

Questo è un termine ridondante, sebbene molte persone ne siano curiose. L'acustica è presente in tutti i settori . Ad esempio, nell'acustica fisica, che si occupa dell'analisi dei fenomeni sonori, delle leggi in base alle quali è governato, del suo trasporto attraverso i media e delle sue proprietà; mentre la metrologia acustica si occupa di calibrare gli strumenti per misurare le quantità acustiche per registrarne o produrne quantificazioni.

Acustica Fisiologica

Studia le orecchie e la gola, nonché l'area del cervello che decodifica le onde. Ciò include sia i suoni emessi, sia la loro percezione e i loro disturbi.

Acustica architettonica

È responsabile dello studio dell'acustica nelle stanze e degli spazi, del loro comportamento, di come adattare e acclimatare questi spazi per l'uso ottimale delle caratteristiche del suono e per avere una propagazione efficace in uno spazio controllato. Questa divisione ha contribuito a sviluppare luoghi adatti a questo scopo, come il guscio acustico.

Acustica industriale

È il ramo che ha il compito di attenuare gli effetti del rumore causato dall'attività industriale, al fine di proteggere i lavoratori dall'inquinamento acustico e dalle loro aggressioni, mediante un qualche tipo di isolamento acustico.

Acustica ambientale

Studia i suoni presenti all'aperto, il rumore nell'ambiente e i 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. Questa filiale 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, consonanza. Cioè, dalla messa a punto della scala della stessa. Oltre a quelli precedentemente menzionati, 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 capisce la loro percezione)
  • Sott'acqua (rilevamento di oggetti con suono, come i radar)
  • Elettroacustica (studia i processi elettronici per l'acquisizione e l'elaborazione del suono)
  • Fonetica (acustica del linguaggio umano)
  • Macroacustica (studio di suoni intensi)
  • Ultrasuoni (studia il suono ad alta frequenza impercettibile e le sue applicazioni)
  • Vibratorio (studio di sistemi che hanno massa ed elasticità in grado di eseguire movimenti oscillatori)
  • Strutturale (studia il suono che viene propagato dalle strutture sotto forma di vibrazioni), tra gli altri.

Fenomeni acustici

Sono quelle distorsioni nelle onde sonore, causate da ostacoli o variazioni nel mezzo di propagazione che influenzano le loro caratteristiche. Questi fenomeni acustici includono:

  • Riflessione: è quando l'onda sonora incontra un solido ostacolo e questo fa sì che si discosti dal suo corso originale, creando un effetto "rimbalzo", che gli consente di tornare nell'ambiente da cui proviene.
  • Eco: si verifica quando un'onda rimbalza e si riflette in cicli ripetitivi ad un intervallo di circa 0, 1 secondi. Per percepirlo, la sorgente sonora e la superficie che la riflette devono essere distanti non meno di 17 metri.
  • Riverbero: è un fenomeno simile a quello dell'eco, con la differenza che il tempo di ripetizione è inferiore a 0, 1 secondi e l'effetto risultante è un suono lungo. 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 parte e il resto viene riflesso. I pannelli acustici utilizzati negli studi hanno questa proprietà, sebbene assorbano il suono quasi interamente.
  • Rifrazione: sono le curvature che un suono subisce quando passa da un mezzo all'altro e la sua direzione e velocità dipenderanno dalla temperatura, dalla densità e dall'elasticità del mezzo di propagazione.
  • Diffrazione: è quando un'onda incontra un ostacolo più piccolo della sua lunghezza nel suo percorso, che la fa circondare e l'onda si “disperde”.
  • Interferenza: si verifica quando due o più onde diverse si intersecano o si sovrappongono. In genere, prendono traiettorie opposte, quindi si "scontrano" tra loro. Maggiore è l'uguaglianza di entrambe le onde 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 una singola frequenza.
  • Effetto Doppler: è quello che viene percepito quando un aumento o una diminuzione della frequenza di un'onda si alza quando l'emettitore e il ricevitore si avvicinano o si allontanano. Esempio: quando si sente arrivare un'ambulanza o una pattuglia, passa nelle vicinanze e si allontana di nuovo.

Cos'è l'inquinamento acustico

È la versione acustica dell'alterazione di un ambiente in un determinato spazio. Poiché esiste l'inquinamento acustico, si comprenderà che c'è un eccesso di suono o rumore che altererà l'ambiente.

Cos'è la schiuma acustica

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Esistono attualmente vari materiali il cui obiettivo è controllare e ridurre il suono in eccesso in vari spazi, come la spugna o la schiuma acustica, che è un tipo di poliuretano con la proprietà di assorbire fino al 100% di energia. suono incidente in base al suo coefficiente di assorbimento. Questo materiale viene utilizzato principalmente in studi di registrazione, radio, televisione e musica, dove, ad esempio, le note di chitarra acustica potrebbero essere raccolte senza riverbero o effetti di eco, quindi sarebbero "pulite" da qualsiasi inquinamento acustico diretto o indiretto .

Esistono due classi di elementi progettati per assorbire ad una certa scala: materiali fonoassorbenti ed elementi selettivi o anche chiamati risonatori.

I primi vengono utilizzati per ottenere adeguati tempi di riverbero nelle attività svolte nello spazio, la riduzione o l'eliminazione degli echi e l'eliminazione dei rumori inquinanti fuori sede. I più utilizzati sono lana di roccia spalmata, fibra di poliestere spalmata e schiuma di resina melamminica flessibile.

Questi ultimi sono quelli usati quando si cerca di ottenere un elevato 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 diaframma: materiali non porosi e flessibili, come il legno.
  • Singola cavità: formata da una cavità d'aria chiusa, che è collegata alla stanza attraverso un'apertura stretta.
  • Collettore di cavità basato su pannelli scanalati: un pannello di materiale non poroso e rigido che è stato perforato con una serie di cerchi o scanalature, che sarà ad una certa distanza dalla parete della stanza, in modo che ci sia uno spazio di aria chiusa formata da entrambe le superfici.

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