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acustica

acustica. Uguale lambda,frequenza diversa ampiezza. Uguale ampiezza diversa lambda,frequenza. Diversa forma. Altezza : frequenza intensità :ampiezza timbro :forma.

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Presentation Transcript

  1. acustica

  2. Uguale lambda,frequenza diversa ampiezza Uguale ampiezzadiversa lambda,frequenza

  3. Diversa forma Altezza : frequenzaintensità :ampiezzatimbro :forma Fattori intensità e durata hanno effetto diversificatointensità , più importante per frequenze superiori a 1000 Hzdurata , più importante per frequenze inferiori a 1000 Hz

  4. Onda trasversale : direzione di propagazione perpendicolare a quella della oscillazione (es.luce,anche nel vuoto) propagazione Onda longitudinale : direzione di propagazione parallela alla oscillazione (es.suono, non nel vuoto)

  5. Grandezze caratteristiche di un’onda Lunghezza d’onda, lambda (metri) :distanza orizzontale tra due puntiin fase consecutivi (es.due creste) Periodo, T (secondo): tempo impiegato a compiere unaoscillazione completa Ampiezza A (metri) :distanza verticale tra cresta e ventre Velocità V (m/sec) : velocità di spostamento dell’onda t lambda Tempo secondi Lambda = V * T F :Frequenza (oscillazioni al secondo Hz) = 1 / T (Hertz)….. T = 1 / f V = lambda /T = lambda * f Lambda = V / f

  6. La velocità di propagazione del suono varia in funzione dellecaratteristiche del materiale nel quale si propagaaumenta da aeriforme a liquido a solido Es.aria, 0°C , livello del mare, V = 330 m/s = 1200 Km/h Acqua 1461 m/sacciaio 5000 m/scemento 1600 m/slegno 1000 m/srame 3900 m/svetro 5400 m/s Intensità sonora (decibel) I = potenza(watt) P / area A (mq) Decibel dB (10^(-12) W/mq I = P / 4 *3.14*R^2 La intensità decresce con ilquadrato della distanza

  7. I = P / (4*3.14*R^2 La intensità percepita risulta inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente

  8. 10 Decibel = 1 Bel (A.G.Bell inventore del telefono) Confronto tra due potenze P1, P2 espresso in scala logaritmica (base 10) Numero di decibel dB = 10* log(P2 / P1) dB positivo se P2 > P1dB negativo se P2 < P1 P1=1P2=10^6db =10 * log(P2/P1) = 10 * log(10^6/1) = 10*6 = 60 P1=100P2=10db = 10 * log(P2/P1) = 10 * log(10/100) = 10 * (-1)= -10 P1 = 10P2 = 100db = 10*log(P2/P1) = 10 * log(100/10) = 10*1 = + 10

  9. Esempi di scala di intensità in decibel 0 limite percepibile 10^(-12) w/mq20 sottovoce40 ambiente silenzioso60 conversazione nornale80 treno 90 segnale antifurto100 soglia dolorifica120 soglia massimo dolore 1 W/mq140 aereo in decollo180 limite sopportazione Frequenza Hz e tipo di suoniHz < 20 infrasuoniHz > 20 . 20.000 suoni normali(orecchio umano)Hz > 20.000 ultrasuoni

  10. Frequenze comuni (note musicali, in funzione di una ottavacon La = 440 Hz) do 264re 297mi 330fa 352sol 396la 440 si 495 Limiti estremi Hzdo 33si 3960

  11. compressione-espansione-compressione-espansione direzione di oscillazione = Direzione di propagazione Onde longitudinali

  12. Asta metallica:si trasmette energia , senza spostamento macroscopico della materia compressione-espansione-compressione-espansione direzione di oscillazione = Direzione di propagazione Onde longitudinali

  13. aeriforme liquido solido solido La velocità del suono varia , in particolare, in funzione delle caratteristiche del mezzo nel quale si propagastato fisico (aeriforme < liquido < solido ), densità, elasticità..

  14. aeriforme liquido solido solido La velocità del suono varia , in particolare, in funzione delle caratteristiche del mezzo nel quale si propagastato fisico (aeriforme < liquido < solido ), densità, elasticità..

  15. Velocità del suono all’interno di un corpo gassoso V = radice quadrata (P / d ) P = pressione (modulo di elasticità, di compressione) d = densità volumetrica Es.aria P = 10^5 N/mq ; d = 1.29 Kg/mc ; t = 0°C V = radq(10^5 N/mq / 1.29 Kg/mc ) = 278 m/s V misurata = 330 m/s Formula corretta che considera moto caotico delle molecole nel gas K (fattore correttivo) = cp / cv (calore specifico a pressione costante/calore specifico a volume costante) = 1.4 per aria) V = radq( k * P / d) V = radq(1.4 * 10^5/1.29 ) = 329 m/s

  16. Variante in funzione di dati forniti V = radq(k*P/d) d = m/v = n*PM/v d / PM = n /v Pv = nRT P = nRT/v = d*R*T / PM V = radq(k * d * R *T/ PM*d) = radq(k*R*T/PM) V = radq(k * R *T / PM) Velocità del suono all’interno di un corpo liquido, solido V = radq(P/d) (modulo di compressione/densità)

  17. La sorgente si sposta verso destra:i fronti d’onda risultanoravvicinati davanti alla sorgente e allontanati dietro alla sorgente Lunghezza d’onda costante lunga la direzione perpendicolare al moto

  18. Sorgente immobile Lambda costantein tutte le direzioni Sorgente in movimento Lambda diverse davanti edietro alla sorgente Lambda costanti in direzione perpendicolareal movimento

  19. Sorgente e osservatore immobili:frequenza e lambda uguali per tutti gli ascoltatori

  20. osservatore fermo e sorgente in movimento verso destra Varia lambda per osservatore in funzione di avvicinamento oallontanamento della sorgente da osservatore Rimane la stessa per osservatori posti perpendicolarmente al moto

  21. Sorgente e osservatore in movimento relativo fe =frequenza emessa fp= frequenza percepita Vs = velocita del suono Vx = velocità sorgente vo = velocità osservatore Avvicinamento Fp = fe *((vs + vo)/(vs – vx) Allontanamento Fp = fe*((vs – vo)/(vs+ vx))

  22. Sorgente in movimento vx e osservatore fermo Fp = fe*vs /( vs – vx)) avvicinamento Fp = fe*1 / (1 – vx/vs) avvicinamento Fp = fe*vs/(vs+vx)) allontanamento Fp = fe*1 /(1 + Vx/vs) allontanamento Sorgente ferma e osservatore in movimento vx Fp=fe*vs/(vs-vx) avvicinamento Fp = fe*(1 + vx / vs ) avvicinamento Fp = fe*vs /(vs+vx) allontanamento Fp = fe*(1 – vx/vs) allontanamento

  23. Sorgente ferma e osservatore in movimento Frequenza percepita fp = femessa * velocitàsuono/ velocitàsuono ± velocità osservatore Fp = fe * vs / (vs – vx) in avvicinamento fp in aumento Fp = fe * (1 + vx/vs) Fp = fe * vs / (vs + vx) in allontanamento fp in riduzione Fp = fe * (1 - Vx/vs) Per V tendente a vs , fp = fe/(1-1) = fe/0 = infinita (avvicinamento) Per V tendente a vs , fp = fe/(1+1) = fe/2 = (allontanamento)

  24. Sorgente in movimento e osservatore fermo Frequenza percepita fp = femessa * velocitàsuono/ velocitàsuono ± velocità sorgente Fp = fe * vs / (vs – vx) in avvicinamento fp in aumento Fp = fe / (1 - vx/vs) Fp = fe * vs / (vs + vx) in allontanamento fp in riduzione Fp = fe / (1 +vx/vs) Per V tendente a vs , fp = fe/(1-1) = fe/0 = infinita (avvicinamento) Per V tendente a vs , fp = fe/(1+1) = fe/2 = (allontanamento)

  25. Aereo con velocità leggermente inferiore a quella del suono Velocità onde v Velocità aereo u Sin θ = v / u Aereo con velocità superiore a quella del suono Angolo di cono 2 θ Vede aereo che passa e ode il suono Osservatore al suolo Vede aereo che passa e poi ode il suono Vede aereoode suono

  26. Aereo con velocità leggermente inferiore a quella del suono Aereo con velocità superiore a quella del suono Vede aereo che passa e ode il suono Osservatore al suolo Vede aereo che passa e poi ode il suono Vede aereoode suono

  27. Ostacolo riflettente V suono = 340 m/s Distanza 17 metri Orecchio umano può percepire come distinti due suonise sono distanziati di almeno 0.1 secondi Suono emesso, percorre d = v*t =340 m/s * 0.1 sec = 34 m Suono emesso e poi riflesso viene percepito se trascorronoalmeno 0.1 sec: lo spazio percorso tra andata e ritorno = 34 mquindi sono necessari come minimo 34/2 = 17 metri di distanzaperché suono emesso e riflesso risultino percepibili come distinti

  28. d1=252m d2=420 1.25s 0.75 s e1 0.75 s 1.25s e2 0.75s e3 0.75 s rupe1 rupe2 Dp= d1+d2=672m Eco1 da rupe1 ; eco2 da rupe2 ; eco3 da rupe 2, 1

  29. Lunghezza d’onda molto piccola rispetto all’ostacolo subisce riflessione Onda incidente Onda riflessa

  30. Apertura uguale, molto piccola, aperta su ostacolo opaco Le particelle oltrepassano apertura e rimangono confinate entro piccolo angolo Sorgente particelle Sorgente luce Le onde luminosecon lambda similealla grandezza della aperturasubiscono diffrazionegenerando onde chehanno come sorgentel’aria che vibra nellaapertura

  31. Un’onda sonora a fronte piano, incontrando un ostacolo con dimensioni simili , subisce la diffrazione, generando onde circolari che aggirano l’ostacolo Incontrando apertura, prosegue come onda a fronte pianose dimensione apertura simile a lambda, si ha diffrazione

  32. lambda simile a dimensione ostacolo: diffrazionecon aggiramento dell’ostacolo Un oggetto può essere rilevato, riconosciuto, se non risultainferiore alla lambda usata (problema per rilevamento con sonar) Minima lambda percebibile da orecchio v/f = 340 m/s /17000 1/s = 0.02 m = 2 cm Un oggetto riflette in modo apprezzabile se grande almeno come lambda Per oggetti inferiore servono ultrasuoni (prodotti e ricevuti:sonar, pipistrelli. f 120 kHz : lambda 2.8 mm”

  33. Per limitare l’effetto della diffrazione, la lunghezza d’onda usata perriconoscere , mediante riflessione, un oggetto , deve essere molto piccola rispetto all’oggetto da osservare La frequenza necessaria si può calcolare con la formulaf = velocità suono nel mezzo/ dimensione minima oggettof = V / d Oggetto grande Lunghezza onda grande : diffrazione Oggetto piccolo Lunghezza onda piccola :riflessione

  34. Battimenti si verificano per interferenza di onde con frequenza quasi uguale

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