Eccoci nella categoria di acustica del mio blog, in cui studieremo insieme cosa è un suono. Vedremo quali sono i suoi comportamenti in determinate circostanze, i suoi parametri, i tipi di suoni, e tanto altro. Iniziamo subito dando una definizione al suono.
Cos’è il suono
Il suono è il risultato della vibrazione di un corpo elastico, la quale si propaga per mezzo di conduttori (aria, acqua, legno, ecc..) dando origine a onde sonore. Per vibrazione si intende la ripetuta oscillazione del corpo intorno alla sua posizione di riposo: per questo si tratta di un fenomeno ciclico, cioè con un inizio, una durata, una fine e ripetizioni. Un esempio visivo di onde sonore si ha lanciando un sasso nell’acqua, quando perciò si altera lo stato di quiete di quest’ultima.
L’onda, che sia sonora o di qualunque altro tipo (luce, temperatura, ecc..), si raffigura graficamente tramite una sinusoide sul piano cartesiano (figura 1).
Sulle ascisse (X) si raffigura il tempo (durata), sulle ordinate (Y) si descrive l’ampiezza dell’onda.
I parametri della vibrazione
In ogni fenomeno ciclico esistono diversi parametri. I più importanti sono quattro: il ciclo, il periodo, la frequenza e la fase.
Il ciclo è un singolo e completo dispiegarsi di un fenomeno vibratorio, il quale si ripete in modo, appunto, ciclico (figura 2).
Nella figura 2 è possibile vedere che ogni ciclo è formato da tre punti caratteristici (figura 3): la cresta (il punto più alto), la valle (il punto più basso), e il nodo (punto in cui la sinusoide cambia curvatura: nella figura 2 corrisponde al punto in cui il tracciato interseca con l’asse orizzontale).
Il periodo è la durata di ogni ciclo, espressa in sec/n. cicli.
La frequenza è il numero di cicli in un determinato tempo, il quale è quasi sempre un secondo. Si esprime con n. cicli/sec, e l’unità di misura è l’Hertz (Hz). Quindi, ad esempio, 1 Hz è uguale a un ciclo al secondo.
Infine, la fase è la frazione di periodo trascorsa rispetto a un punto fissato. Per esemplificare, si pensi alle fasi della giornata, cioè l’alba, il tramonto, la mattina, la sera, eccetera. In ogni evento ciclico, così come lo è l’alternarsi del giorno e della notte, esistono le fasi.
Tra due onde può esistere una concordanza di fase o una opposizione di fase. Nella figura 4 si può capire quando si verifica l’uno o l’altro fenomeno:
Caratteristiche delle onde sonore
Come ben si capisce nell’ascoltare i molteplici suoni che ci circondano durante la nostra giornata, ognuno di essi è diverso dagli altri. I fattori che li contraddistinguono l’uno dall’altro sono tre: altezza, intensità e timbro.
L’altezza determina se un suono è grave o acuto. È determinata dal numero di cicli per secondo, ossia dal numero di Hertz: maggiore è il numero, più acuto risulterà il suono (figura 5).
L’intensità definisce il volume del suono. È determinata dall’ampiezza dell’onda: maggiore è la sua ampiezza, più alto risulterà il volume (figura 6).
Il timbro riguarda il profilo distintivo del suono, determinato dalla forma dell’onda, la quale dipende dalla quantità e i tipi di armonici che emette. Nella figura 7 riporto la raffigurazione di due onde sonore con forma diversa: la prima riguarda quella di un flauto, la seconda quella di un clarinetto:
Il timbro è differente, se pur in minima parte, anche tra gli stessi strumenti. Infatti non si troveranno mai due chitarre, o due pianoforti con lo stesso timbro, perché ognuno di loro è sottoposto a materiali e metodi di costruzione differenti (anche tra stessi materiali ci sono differenze, dovute, per esempio, alla stagionatura, per quanto riguarda il legno). Ogni strumento musicale è perciò unico.
Con questo abbiamo concluso la prima parte riguardante l’acustica, in cui abbiamo visto le caratteristiche base del suono. Nel prossimo articolo vedremo i vari comportamenti dell’onda sonora.
