DIDATTICA della FISICA 2010 FISICA e MUSICA ovvero: rumori, suoni, musica: la scienza di cio' che si ascolta Un percorso scientifico per “leggere” l’arte Matematica e fisica non solo come lavagne affollate di formule ed esperimenti complicati La musica non solo come successione di suoni e sensazioni

Acustica ambientale Il problema: raccogliere la maggiore quantità possibile di energia sonora dalla sorgente! Ad 1 m di distanza la sfera è di 13 m2, l’orecchio raccoglie su 10 cm2. Si riceve circa 1/10000 dell’energia emessa. A 10 m di distanza l’area è 1300 m2, si riceve 1/1000000!

Rinforzo per riflessione: specchio acustico Creazione di sorgenti virtuali Analogia con l’ottica Differenze causate dalla diffrazione sonora

Acustica all’aperto aspetti storici riflessioni multiple pareti focalizzanti Problemi legati a: Dispersione in frequenza Eccessiva focalizzazione

Riflessioni multiple: riverberazione Paragoni con l’ottica Acustica al chiuso Riflessioni multiple: riverberazione Paragoni con l’ottica Effetti di amplificazione e di assorbimento

Riverbero acustico Formazione del suono in un ambiente chiuso Segnale singolo, rapido Segnale sostenuto, continuo

Analisi temporale del riverbero spegnimento composizione

Tempo di riverbero  0.16 x V / A Riduzione del segnale di 60 dB Dipendenza dal potere assorbente dell’ambiente Calcolo dell’area assorbente efficace, A Dipendenza dalla densità energetica ovvero dal volume V Tempo di riverbero  0.16 x V / A

Scelta dei materiali Assorbitori di acuti (porosi, rugosi, forati) Assorbitori di bassi (grandi, morbidi) Ruolo del pubblico come assorbitori di acuti Area efficace di 0.5 m2 a 500 Hz Soggiorno a 1000 Hz, 4m x 5m x 3m = 60 m3. soffitto (intonaco) = 20 m2 x ci = 2 m2; pavimento (tappeto) = 20 m2 x ct = 8 m2; pareti (3 intonaco, 1 tenda) = (12 m2 x 2 +15 m2 )x ci +15 m2 x ce= 8.65 m2; Area totale A = 18.65 m2; tempo di riverbero = 0.16*60/18.65=0.5 sec. Auditorium da 500 posti: t riv = 5 sec (vuoto), 1.2 sec (pieno)

dipendenza dalla frequenza

Scelta del tempo di riverbero adatto aspetti di “chiarezza” (qualità acustica)

Parametri di qualità acustica Vivezza (tempo di riverberazione adatto) Pienezza (rapporto fra intensità diretta e riflessa) Chiarezza (contrario di pienezza, importante per il parlato) Intimità (senso di vicinanza fra sorgente ed ascoltatore, legata al tempo fra suono diretto e primo riflesso) Calore (tempo lungo per i bassi, meno per gli acuti) Brillantezza (contrario di calore, tempi confrontabili per bassi ed acuti) Trama (assenza di risonanze e di fuochi acustici) Fusione (equilibrio dei suoni nella sala) Insieme (equilibrio dei suoni sul palco) Rumore (interno ed esterno a basso livello)

Bibliografia Essenziale E.Hecht , Fisica I – Zanichelli P. A. Tipler , Corso di Fisica I – Zanichelli A. Frova, Fisica nella musica – Zanichelli I. Johnston, Measured Tones – I.O.P. J. R. Pierce, La Scienza del Suono – Zanichelli NCS 5 N. H. Fletcher, T.D. Rossing, The Physics of Musical Instruments - Springer