Cenni di acustica e percezione sonora


Definizione: “Il suono è la conseguenza della propagazione, in un mezzo elastico, di vibrazioni generate da un corpo in oscillazione. Quando queste vibrazioni raggiungono l’orecchio umano, vengono trasdotte al cervello da una complessa serie di interazioni e qui, vengono elaborate da quel complesso senso chiamato udito”.

Più semplicemente, il suono è una forma di energia presente in natura e rappresenta la vibrazione che si propaga da un corpo ad un altro, tramite un mezzo che funge da conduttore, come l’aria ad esempio. E’ proprio l’espansione e compressione delle molecole d’aria che permette al suono di propagarsi nello spazio, sotto forma di onde sonore sferiche concentriche.

La rappresentazione di un’onda sonora su di un grafico, avrà quindi una forma ondulata, chiamata sinusoide. La parte superiore viene chiamata cresta (che corrisponde alla compressione), mentre la parte inferiore viene chiamata ventre (che corrisponde all’espansione). La distanza in altezza, che intercorre tra cresta e ventre, viene chiamata ampiezza del suono. Mentre la distanza in lunghezza (asse x), tra il punto massimo di 2 creste o 2 ventri, viene chiamata lunghezza d’onda.

Un ciclo rappresenta un singolo passaggio completo, che ad esempio comincia da un punto a pressione 0, decresce fino al picco negativo, cresce fino a quello positivo, per poi tornare a 0. Il tempo per compiere un ciclo, ovvero un'oscillazione, è detto periodo. Naturalmente un ciclo può cominciare in un punto qualunque della curva e si dice completo quando dopo l'oscillazione ritorna al valore di pressione iniziale.


(Fonte immagine : http://forum.indire.it/repository_cms/working/export/6629/#/)

In generale quando parliamo di suono, non ci riferiamo a qualcosa che riguarda esclusivamente il mondo musicale, ma tutto il mondo che ci circonda, dai rumori alla musica.

Da notare che, per sua stessa definizione, il suono è prodotto “dalle vibrazioni di un corpo elastico”, quindi, se pensiamo direttamente al mondo musicale, possiamo trovare esempi pratici:

  • dalle vibrazioni delle corde di una chitarra attraverso un plettro o un pizzicato delle dita

  • dalle corde di un violino sollecitato dall’archetto o da un pizzicato delle dita

  • dai martelletti del pianoforte che collegati ai tasti e quando premuti, fanno vibrare le sue corde

  • dai vari strumenti a fiato sollecitati dalla spinta dell’aria attraverso un bocchino od un’ancia

  • da alcuni strumenti a percussione la cui accordatura è registrabile e può cambiare “nota” quando vengono colpiti

Da ricordare solo come nozione di cultura generale, ma anche per completezza di informazione che, il suono si può propagare anche attraverso altri elementi, come ad esempio l’acqua ed i metalli.

Ora vediamo come viene misurato il suono definendo le sue componenti principali :

a) La Frequenza

Rappresenta la misura delle oscillazioni al secondo con cui un corpo , che emette il suono (detto anche fonte sonora o sorgente sonora), vibra. L’unità di misura è l’ Hertz (Hz).

L’orecchio umano è in grado di riconoscere suoni la cui frequenza va da circa 20 Hz a circa 20.000 Hz, anche se i due estremi della scala, in realtà, sono difficilmente raggiungibili dall’udito umano.

b) L’Ampiezza o Intensità


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Corrisponde sostanzialmente al volume di un suono. Maggiore è l’ampiezza, maggiore sarà il volume percepito. Nello specifico, l’ampiezza combinata alla frequenza fornisce un’altra misura molto importante, ovvero quella della potenza di un suono. Infatti, un ultrasuono emesso con bassa ampiezza non sortirà alcun effetto, mentre uno emesso con alta potenza può provocare danni irreparabili all’udito.

E’ interessante notare che, maggiore è la frequenza, maggiore sarà comunque l’energia prodotta dall’onda sonora, indipendentemente dal suo valore di ampiezza.

L’unità con cui si misura l’ampiezza o l’intensità di un suono, è il dB spl (decibel sound pressure level). Valori crescenti di intensità del suono, comportano una pressione maggiore per il nostro apparato uditivo. L’esposizione prolungata a soglie particolarmente elevate, potrebbe portare danni permanenti all’udito.


(Fonte immagine : http://forum.indire.it/repository_cms/working/export/6629/#/)

L'orecchio umano, non ha una sensibilità lineare riguardo l’ intensità e la frequenza del suono o del rumore.

I fisici Fletcher e Munson ebbero l’idea di creare le curve isofoniche, le quali descrivono l'andamento della sensibilità umana per i suoni di diversa intensità e frequenza. Come possiamo vedere nel grafico sottostante (Curve Isofoniche di Fletcher & Munson), l'unità di misura di queste curve sono i phon, il loro andamento è in funzione della scala decibel (SPL) sull’asse y e dal range delle frequenze in Hz sull’asse delle x, secondo la scala di sensibilità dell'orecchio umano.

Da queste curve è possibile vedere come la soglia d'udibilità minima sia più alta per le basse frequenze (sotto i 400 Hz) rispetto alle medie frequenze, soglia che aumenta superati i 4000 Hz, valore cui si ha la maggiore sensibilità rispetto alle altre frequenze.


(fonte originale del grafico Wikipedia : https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ACurve_isofoniche.svg)

c) Il Timbro

Possiamo definirlo come la qualità di un suono. Il timbro rappresenta la forma, il profilo dell’onda sonora e, cioè, quella caratteristica del suono che permette, a chi ascolta, di distinguere le diverse fonti : ad esempio un LA suonato da una chitarra è diverso da un LA suonato da un pianoforte. Ecco, il timbro, ci dà la possibilità di definire a quale strumento musicale appartenga un determinato suono. Nello specifico il timbro è la diversa composizione in armonici del suono.

Riassumendo, le caratteristiche di un suono sono formate da 3 grandezze principali :

a) : acuta => alta frequenza, grave => bassa frequenza

b) : debole => bassa intensità, forte => alta intensità

c) : dipende dal numero di armoniche che compongono l’onda sonora e consente l’identificazione del suono

#acustica #suono #fisica

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