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.
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?
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
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
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.
