Concetti fondamentali

All'origine dell'emissione di un suono vi è perlomeno un elemento posto in vibrazione.

Può definirsi “sorgente sonora” un qualunque oggetto che per qualunque ragione o per qualunque causa emetta un suono.

Per quanto avvertibili dal medesimo organo, l’udito, rumore e suono sono fenomeni diversi che non rispondono necessariamente alle stesse leggi.

La propagazione del suono è affidata allo spostamento della massa d'aria che circonda la sorgente sonora che lo produce.

In assenza d’aria (come è il caso nello spazio), nessun suono è in grado di propagarsi.

Per quanto incredibile possa sembrare, una navicella spaziale in missione non produce alcun rumore al suo esterno (ovviamente quando esce dall’atmosfera terrestre).

VELOCITÀ DI PROPAGAZIONE DEL SUONO

In normali condizioni ambientali, un suono è in grado di coprire in un secondo una distanza di circa 345 metri.

Il suono viaggia alla ragguardevole velocità di 1.242 chilometri all'ora.

 

La luce si propaga molto più velocemente del suono. E’ questa la ragione per cui durante un temporale i tuoni sono sempre preceduti dai lampi.

Velocità del suono: 0,35 km/s

Velocità della luce: 300.000 km/s

LA VELOCITÀ DEL SUONO VARIA CON LA TEMPERATURA

Un suono si propaga più velocemente in un

ambiente caldo …

 

  

… che non in un ambiente freddo.

Relazione tra velocità del suono e temperatura:       

VELOCITÀ DEL SUONO E TEMPERATURA DELL’ARIA

VELOCITÀ DEL SUONO E TEMPERATURA DELL’ARIA

Una sorgente sonora suona tanto più “forte” quanto più ci si avvicina ad essa.

Tale fenomeno non dipende solo dalle caratteristiche costruttive e dimensionali della sorgente sonora ma anche dalle peculiarità dell'ambiente in cui avviene la propagazione dei suoni.

Caratteristiche delle sorgenti sonore

Il suono prodotto da uno strumento musicale è assimilabile alla sua carta d’identità sonora, tant’è vero che si è in grado di riconoscerlo anche ad occhi chiusi (sempre che esso sia incluso nell’archivio sonoro del cervello di chi ascolta).

Uno stesso strumento musicale dà luogo a sensazioni percettive differenti a seconda di chi lo suona, di dove lo si suona e della distanza rispetto alla quale lo si valuta.

Misura soggettiva di un suono

A livello percettivo, il suono emesso da una qualunque sorgente sonora (uno strumento musicale, un uomo che canta, ecc.) e percepito da un ascoltatore situato in una data posizione, si caratterizza per i seguenti fattori soggettivi:

1)  Altezza (pitch), un suono può risultare più o meno acuto, più o meno grave;

2)  Timbro (timbre), la vera e propria ”impronta” di uno strumento musicale, ciò che rende inconfondibile il suo suono;

3)  Volume (loudness), un suono può risultare più o meno intenso, più o meno debole;

4)  Durata, è l’intervallo di tempo in cui il suono risulta percettibile. 

Si parla di fattori “soggettivi” in quanto nessuno di essi è precisamente quantificabile in senso assoluto, ovverosia non è possibile misurarli con precisione.

E’ però possibile individuare delle correlazioni tra questi fattori soggettivi e grandezze fisiche “misurabili” oggettivamente.

Si vedrà più oltre che ad esempio l’impressione di “altezza” di un suono è legata primariamente alla frequenza della sua fondamentale, mentre l’impressione del “timbro” di un suono è legato alla “miscela” delle varie armoniche e talora anche al suo tempo di attacco e decadimento.

Intensità di un suono: la pressione sonora

La propagazione di un suono è affidata allo spostamento della massa d'aria che circonda la sorgente sonora che lo ha generato.

Tale spostamento d’aria fa sì che la pressione ambientale misurata in una certa posizione risulti variabile nel tempo, sia pure in modo microscopico, rispetto al  valore della pressione atmosferica.

Al livello del mare, la pressione atmosferica è pari a 100.000 pascal. Una sorgente sonora che emette un suono molto forte, apporta una variazione massima di qualche decina di pascal; all’estremo opposto, un suono appena percettibile determina una variazione di poche decine di milionesimi di pascal.

Il nostro orecchio percepisce la presenza di una emissione sonora proprio rilevando la variazione di pressione ambientale. Per questo, tale variazione prende il nome di pressione sonora.

L'unità di misura della pressione sonora assoluta è il pascal (simbolo Pa, equivalente a 1 newton per metro quadro) ma, in considerazione delle caratteristiche di percezione dell'apparato uditivo di un essere umano, è spesso consigliabile ricorrere ad una descrizione in termini relativi, cioè posta in relazione con un valore di riferimento.  In generale, come riferimento viene adottato quella che si usa definire la soglia di percezione uditiva, numericamente pari a 20 Pa, ossia 20 milionesimi di pascal, valore che si riferisce grossomodo ad un suono al centro della gamma percepibile.

L'unità di misura della pressione sonora relativa è il decibel (simbolo dB spesso accompagnato dal suffisso "spl", acronimo del termine inglese sound pressure level ossia livello della pressione sonora). In termini matematici, il livello della pressione sonora relativa è pari a 20 volte il logaritmo del rapporto tra pressione sonora assoluta P e pressione sonora di riferimento P_rif .

Un livello sonoro corrispondente a P_rif=20 Pa darà come risultato 0 dB_SPL.

Noto il valore di intensità del livello sonoro relativo, applicando inversamente quest’ultima formula è possibile risalire al valore di pressione sonora assoluta:

L'apparato uditivo di un essere umano è in grado di operare in presenza di livelli relativi di pressione sonora compresi tra la soglia di udibilità (0 dB_SPL o anche meno, come si vedrà più oltre) sino ad un massimo compreso tra i 120 ed i 130 dB_SPL , livello cui corrisponde la cosiddetta soglia del dolore.