14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro1 Acustica Applicata Angelo Farina Dip. di Ingegneria Industriale - Università

Presentazione sul tema: "14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro1 Acustica Applicata Angelo Farina Dip. di Ingegneria Industriale - Università"— Transcript della presentazione:

1 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro1 Acustica Applicata http://pcfarina.eng.unipr.it/acustica-2010.htm Angelo Farina Dip. di Ingegneria Industriale - Università di Parma Parco Area delle Scienze 181/A, 43100 Parma – Italy angelo.farina@unipr.it

2 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro2 Fenomeno sonoro

3 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro3 IL SUONO Il suono è generato dalla variazione di pressione in un mezzo materiale (fluido o solido) che si propaga senza trasporto di materia. Esso è caratterizzato da alcune grandezze fondamentali quali l'Ampiezza, la frequenza o il periodo di oscillazione, la lunghezza d'onda e la celerità di propagazione nel mezzo attraversato.

4 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro4 Fenomeno sonoro: generalità Il fenomeno sonoro è caratterizzato dalla propagazione di energia meccanica dovuta al rapido succedersi di compressioni ed espansioni di un mezzo elastico; tale energia, che ha origine in una sorgente sonora, si propaga nel mezzo stesso per onde con velocità finita. Perché il fenomeno nasca e si propaghi occorre dunque che esista: una sorgente sonora un mezzo elastico

5 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro5 Sorgente sonora (1): Sorgente sonora: superficie piana che si muove di moto armonico semplice ad una estremità di un condotto di lunghezza infinita nel quale si trova un mezzo elastico in quiete. Compressioni Rarefazioni

6 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro6 Sorgente sonora (2): Il moto armonico del pistone è caratterizzato dalla frequenza f con cui la superficie piana si muove. f = frequenza, numero di cicli compiuti dalla superficie piana in un secondo e viene espressa in hertz (Hz); T = periodo, tempo necessario a compiere un ciclo; = velocità angolare; Relazioni tra le varie grandezze: f = 1/T ed f = / 2 (Hz) Se la frequenza del fenomeno è compresa tra 20 e 20000 Hz, la perturbazione è percepita dallorecchio delluomo e si parlerà di fenomeno acustico o sonoro.

7 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro7 Sorgente sonora (3): La superficie del pistone si muove di moto armonico semplice: spostamento = s = s o cos( t), velocità = v = ds/dt = - s o sen ( t), accelerazione = a = dv/dt = - 2 s o cos( t), dove s o rappresenta il valore dello spostamento massimo della superficie del pistone.

8 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro8 Mezzo elastico: Le proprietà elastiche e la massa del mezzo elastico stabiliscono la velocità con cui la perturbazione si trasmette e la quantità di energia meccanica trasferita dalla sorgente nella unità di tempo (W).

9 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro9 Velocità di propagazione e lunghezza donda: La perturbazione, generata nel mezzo elastico dal movimento delle particelle a contatto con la superficie vibrante della sorgente, si propaga con una velocità c 0 che, nel caso dellaria secca e alla temperatura t (°C), vale: c 0 = 331.4 + 0.6t (m/s) la lunghezza donda, fissata la frequenza f del moto armonico della sorgente, dipende dal valore della velocità c 0 secondo la relazione: (m)

10 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro10 Legame frequenza-lunghezza donda: Allaumentare della frequenza si riduce la lunghezza donda della perturbazione sonora

11 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro11 Velocità di propagazione in mezzi diversi: Velocità del suono in acqua distillata Velocità del suono in mezzi diversi Velocità del suono in aria @ 20°C 340 m/s

12 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro12 Grandezze fisiche: Le grandezze fisiche più importanti che caratterizzano il fenomeno sonoro sono: Pressione sonora p Velocità delle particelle v Densità di energia sonora D Intensità sonora I Potenza sonora W

13 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro13 Pressione sonora, velocità ed impedenza Al passaggio dellonda sonora nel mezzo elastico si originano una sequenza di compressioni ed espansioni dello stesso, ciò implica una variazione della pressione ambiente rispetto al valore di equilibrio. Tali compressioni ed espansioni danno origine alla pressione acustica p che dipende dalla frequenza ed ampiezza del moto armonico della sorgente, dalle caratteristiche elastiche e dalla massa del mezzo acustico. Il legame tra la velocità delle particelle del mezzo elastico v e pressione acustica p vale: (kg/m 2 s) dove 0 è la densità del mezzo elastico ed il prodotto 0 c 0 è detta impedenza acustica (Z) dellonda piana (kg/m 2 s)(rayl).

14 14 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro14 Valore medio efficace (RMS) di p e v Quando la forma donda è complessa, diventa ambigua la definizione dellampiezza media del segnale da analizzare, e luso del valore istantaneo massimo non è rappresentativa della percezione umana. Si impiega allora il cosiddetto Valore Medio Efficace o Valore RMS del segnale stesso: