Il suono è ovunque. Ci sveglia al mattino, ci accompagna nei nostri viaggi attraverso le cuffie o l'autoradio. È il suono che ci permette di comunicare con gli altri. Ma sapete davvero cos'è un suono? Quale fenomeno fisico si nasconde dietro un'opera di Mozart o il suono percussivo di un martello pneumatico?
Vibrazioni dell'aria
Il suono è la vibrazione delle molecole che si propaga attraverso un mezzo (aria, acqua, cemento). In questo articolo ci concentreremo sul suono nell'aria: le onde sonore sono in realtà fette di molecole d'aria che vibrano intorno a una posizione di equilibrio. La vibrazione di una molecola corrisponde a un giro, un continuo avanti e indietro della molecola (come il pendolo di un orologio).
La distanza massima percorsa dalla molecola nel suo movimento avanti e indietro è dettal'ampiezza del suono. Questa misura fisica corrisponde al volume del suono. Conseguenza: se si gira la manopola del volume per mettere la musica più forte, le molecole vibrano allontanandosi ulteriormente dalla loro posizione di equilibrio.
Lo sapevate?
La più piccola ampiezza del suono che un orecchio umano può percepire è uno spostamento delle molecole di 0,1 ångström, uno spostamento più piccolo del raggio di un atomo! Questo se l'orecchio è preciso.
Un'altra importante caratteristica del suono èla frequenza con cui le particelle vibrano. È semplicemente il numero di viaggi di andata e ritorno al secondo compiuti dalla molecola d'aria. In termini di percezione, la frequenza del suono corrisponde a quello che viene chiamato pitch: se la frequenza è bassa, il suono sarà basso, se la frequenza è alta il suono sarà alto.
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I 440 Hz A corrispondono alle molecole d'aria che fanno440 viaggi di andata e ritorno al secondo !
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Il suono più basso che l'orecchio umano può sentire ha una frequenza di 20 Hz, mentre il suono più alto ha una frequenza di 20 000 Hz. Questi valori variano per ogni individuo (in particolare in base all'età).
Il suono nell'equazione
Il suono più semplice è il suono puro. Un fischio, un diapason o un violino che suona nel registro acuto sono esempi di suoni molto simili al suono puro. Nel caso del suono puro, la fetta di molecola d'aria vibra regolarmente nel tempo, come il pendolo di un orologio. Possiamo rappresentare il suo movimento nel tempo con una curva sinusoidale:
Matematicamente possiamo scrivere:
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f èla frequenza dell'oscillazione. È una quantità direttamente correlata al periodo (la durata di un viaggio di andata e ritorno, in blu nell'immagine).
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A è l'ampiezza del suono.
Suoni complessi
Abbiamo visto l'esempio del suono puro, ma nella vita reale i suoni sono molto più complicati. Una nota tenuta suonata al sassofono, ad esempio, contiene diverse frequenze sovrapposte, anche se si sente un pitch definito. Un suono complesso è sempre la sovrapposizione di più suoni puri di frequenza e ampiezza diverse.
Per questo tipo di suono, la frequenza più bassa si chiamala frequenza fondamentale. È questa frequenza che determina il pitch della nota che si ascolta. Le altre frequenze sono chiamate armoniche del suono: non cambiano il pitch del suono, ma il suo timbro.
E SUONI CHE NON SONO NOTE?
La maggior parte dei suoni non ha pitch: pensiamo ai diversi suoni della batteria, a quello di un'auto che passa per strada... Questi suoni contengono in realtà tutte le frequenze allo stesso modo. Quando nessuna frequenza è più forte delle altre, il suono è più appropriatamente descritto come rumore. D'altra parte, se una frequenza emerge tra le altre, si sentirà un pitch in corrispondenza di quel suono.
Sintesi:
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Il suono è un fenomeno fisico che corrisponde alla vibrazione delle molecole d'aria.
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È caratterizzato principalmente dalla frequenza (pitch della nota) e dall'ampiezza (volume del suono).
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I suoni puri, come il diapason, hanno una sola frequenza, ma la maggior parte dei suoni consiste nella sovrapposizione di un'infinità di suoni puri.
