L'ACUSTICA
Ogni onda meccanica fisicamente percettibile (dalle onde vibratorie della terra alla musica passando per le vibrazioni termiche) appartiene alla scienza dell'acustica.
INTRODUZIONE
L'acustica è una scienza le cui basi risalgono all'Antichità, dove è stato riconosciuto che in uno spazio aperto, su una superficie piana, la parola e il suono possono essere uditi e compresi solo a poca distanza.
DEFINIZIONE
Un'onda sonora è una vibrazione meccanica che si propaga in un ambiente materiale, come l'aria o un liquido. Nell'aria, la velocità di propagazione del suono è di 340 m.s-1 nelle condizioni usuali di temperatura e di pressione. In acqua, è dell'ordine di 1500 m.s-1.
Questa propagazione è accompagnata da una variazione di pressione e di densità che si propaga da vicino. Maggiore è la sovrappressione acustica (cioè la variazione di pressione rispetto allo stato di equilibrio) e maggiore è il volume sonoro.
1. PITAGORA E LO STUDIO DELL'ACUSTICA MUSICALE
Già nel VI secolo a.C. Pitagora studiò l'acustica musicale e in particolare il funzionamento delle corde vibranti producendo piacevoli intervalli musicali all'orecchio. Questi intervalli sono d'altronde all'origine dell'"accordo pitagorico" che porta oggi il suo nome.
2. COSTRUZIONE DI ANFITEATRI NEL IV SECOLO A.C.
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- Il teatro di Epidauro (Greca) -
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Il teatro di Epidauro testimonia anche che fin dal IV secolo a.C. i Greci padroneggiavano le proprietà sonore dei materiali per costruire anfiteatri: la disposizione periodica delle file di sedi del teatro di Epidauro permette di filtrare le basse frequenze (inferiore a 500 Hz) del rumore di fondo (fruscio degli alberi, pubblico): il suono proveniente dalla scena veniva sentito fino a 60 metri!3. IL SUONO: UN FENOMENO ONDULATORIO ?
La congettura che il suono sia un fenomeno ondulatorio deve la sua origine all'osservazione delle onde sulla superficie dell'acqua. In effetti, la nozione di onda può essere considerata, in modo elementare, come una perturbazione oscillatoria che si propaga a partire da una sorgente e non trasporta materia su grandi distanze di propagazione.
Il filosofo greco Crisippo nel III secolo a.C. e l'architetto e ingegnere romano Vitruvio, circa il 25 a.C. evocarono la possibilità che il suono presenti un comportamento analogo.
4. GALILEI E MERSENNE
Un primo importante risultato sperimentale è stato ottenuto all'inizio del XVII secolo, la cui scoperta è dovuta principalmente a Marin Mersenne e Galileo Galilei: il movimento dell'aria generato da un corpo vibrante ad una certa frequenza è anche un movimento vibratorio di frequenza identica alla frequenza di vibrazione del corpo vibrante.
Nel 1636, Marin Mersenne pubblica un'opera intitolata Harmonie Universelle in cui tratta:
- della natura dei suoni
- consonanze e dissonanze musicali, in termini di intervalli di frequenza tra più note
- fenomeni di riflessione dei suoni
- della teoria dei suoni prodotti da: la voce, gli strumenti a corda e gli strumenti a fiato.
Nel suo libro, Marin Mersenne pone le basi che permetteranno di mostrare che il suono è una vibrazione meccanica che si propaga in un ambiente sotto forma di onde longitudinali.
I lavori di Galileo sull'acustica, pubblicati nel XIX secolo, menzionano le derivazioni geometriche, la deflessione del suono, i piani di controllo del suono e trattano degli echi e del riverbero.
Galilei, nei suoi discorsi matematici riguardanti due nuove scienze (1638), svela le discussioni e le spiegazioni più lucide date fino ad allora sul concetto di frequenza. In questo periodo viene anche determinata la velocità approssimativa di propagazione del suono.
ACUSTICA FISICA
L'acustica fisica (chiamata anche acustica fondamentale o acustica teorica) determina i principi della generazione e della propagazione dei suoni e ne sviluppa il formalismo matematico.
BIBLIOGRAFIA
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