Suono

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Introduzione

Suono Fenomeno fisico di carattere ondulatorio che stimola il senso dell'udito. Le vibrazioni sonore percepibili all'uomo si collocano a frequenze comprese tra i 15 e i 20.000 hertz. Il significato del termine suono è stato esteso dai fisici moderni anche a fenomeni ondulatori che si verificano in campi di frequenza situati al di fuori del campo di udibilità dell'orecchio umano; in particolare, ai suoni di frequenza superiore ai 20.000 hertz, che sono detti ultrasuoni.

Il suono è costituito da onde meccaniche longitudinali: le molecole del mezzo in cui si propagano si muovono parallelamente alla direzione di propagazione dell'onda. Un'onda sonora che viaggi attraverso l'aria non è altro che una successione di rarefazioni e compressioni di piccole porzioni d'aria; ogni singola molecola trasferisce energia alle molecole adiacenti e, dopo il passaggio dell'onda, ritorna pressappoco nella sua posizione iniziale.

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Caratteristiche fisiche

Qualunque suono semplice, come quello di una nota musicale, è descritto da tre diverse caratteristiche percettive: l’altezza, l’intensità e il timbro. Ciascuna di esse corrisponde a una grandezza fisica propria dell'onda associata: alla frequenza, all’ampiezza e allo spettro, rispettivamente. Il rumore, invece, è un suono complesso, dato dalla sovrapposizione casuale di frequenze diverse, non armonicamente correlate, che quindi non può essere descritto da questi tre parametri.

2.1

Frequenza

La frequenza rappresenta il numero di oscillazioni al secondo che l’onda compie durante la sua propagazione. Da essa dipende l’altezza del suono: maggiore è la frequenza, più alto è il suono percepito. Più precisamente, i suoni gravi hanno una frequenza dell’ordine delle decine di hz, mentre i suoni più acuti hanno una frequenza dell’ordine delle migliaia di hz.

La frequenza è la grandezza su cui si basa l’organizzazione dei suoni in scale musicali e la teoria dell’armonia. Un'ottava, infatti, è per definizione l'intervallo che separa due note con frequenze l’una il doppio dell'altra. L’intervallo di un’ottava è suddiviso a sua volta in sette intervalli di frequenze, corrispondenti alle sette note musicali. Ogni coppia di note consecutive è caratterizzata da un rapporto di frequenze ben definito; ad esempio, il rapporto tra la frequenza del re e quella del do è uguale a quello tra il sol e il fa e corrisponde a un tono; il rapporto tra il fa e il mi, invece, come quello tra il do e il si, corrisponde a un semitono. Più in generale, a ogni intervallo compreso fra due note qualsiasi corrisponde un rapporto di frequenze dato: ad esempio, una quinta rappresenta l'intervallo fra due note che hanno un rapporto di frequenze di 3/2; una terza maggiore corrisponde al rapporto di frequenze 5/4.

Una legge fondamentale dell’armonia afferma che due note emesse contemporaneamente producono un suono eufonico, ovvero armonioso all'orecchio, se le loro frequenze distano di un'armonica; per estensione, un accordo di più note è eufonico se le frequenze delle note stanno in rapporti di piccoli numeri interi. In caso contrario si produce una dissonanza.

2.2

Ampiezza

L'ampiezza di un'onda sonora rappresenta il massimo spostamento, rispetto alla posizione di equilibrio, che le molecole del mezzo di propagazione compiono al passaggio dell’onda; al crescere dell'ampiezza, aumenta la forza con la quale viene colpito il timpano dell'orecchio e quindi l'intensità con cui il suono è percepito.

Dall’ampiezza dipende l’intensità del suono, vale a dire il rapporto tra la potenza trasportata dall’onda e la superficie su cui essa incide. L’unità di misura di questa grandezza nel Sistema internazionale è il watt/m². Più comunemente, in acustica si suole esprimere l’intensità dei suoni in termini di una grandezza fisica ad essa collegata: il livello di intensità, L, definito come

L = 10 Log (I/I₀),

dove il simbolo Log rappresenta il logaritmo in base 10, I l’intensità sonora e I₀ un’intensità sonora di riferimento, che in genere coincide con quella del suono più basso percepibile dall’orecchio umano. L’unità di misura del livello di intensità sonora è il decibel (dB).