AREA I - ARTE TECNICO SCIENTIFICA (ATS)
Capitolo ATS.E01: "Fisica Acustica" - Pagina 12

Gli argomenti di questa pagina sono stati inseriti da Ing. Michele Cuzzoni nel 2009, aggiornati il 21/04/2016, e sono desunti dalla Bibliografia riportata a fondo pagina.

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Riflessione - Rifrazione - Diffrazione

 

 

 

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Riflessione dell'onda sonora

Quando avviene il fenomeno della riflessione? La risposta, a prima vista ovvia, è che la riflessione dell'onda sonora avviene quando essa incontra un ostacolo.

Come si genera l'onda riflessa? Il meccanismo di riflessione dell'onda sonora è analogo a quello della riflessione nelle corde anche se per il suono l'interazione con il "vincolo" rappresentato dalla parete, o da una brusca variazione di impedenza del mezzo, è più difficile da descrivere in modo semplice. Innanzitutto distinguiamo i due casi:

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Riflessione dell'onda sonora da una parete o dall'estremità di una canna chiusa

Cosa succede quando l'onda sonora, cioè l'onda di compressione longitudinale presente nel mezzo (che assumeremo essere aria) raggiunge, in certo istante, una parete propriamente detta o l'estremità di una canna chiusa? In prossimità della parete le molecole dell'aria non possono più oscillare longitudinalmente, cioè parallelamente alla direzione di propagazione dell'onda:

 

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Riflessione dell'onda sonora all'estremità di una canna aperta

Cosa succede quando l'onda sonora, cioè l'onda di compressione longitudinale presente nel mezzo (che assumeremo essere aria) raggiunge, in certo istante, l'estremo di una canna aperta? In prossimità dell'estremità della canna le molecole dell'aria ora sono libere di oscillare longitudinalmente, cioè parallelamente alla direzione di propagazione dell'onda:

Riassumendo, esattamente come nelle corde, la presenza di "vincoli" fisici impone

tipo di vincolo

lunghezza d'onda "permesse"

corda con estremi fissi (canna aperta ad entrambe le estremità)

con

corda con estremi liberi (canna chiusa ad entrambe le estremità)

con

corda con un estremo fisso ed un estremo libero (canna chiusa ad una sola estremità

con

 

Ti consigliamo di ripetere gli esperimenti sui tubi sonori del nostro laboratorio virtuale per osservare con maggiore consapevolezza:

La capacità di selezionare determinate onde stazionarie dei tubi sonori (chiusi e aperti) è alla base del funzionamento di tutti gli strumenti a fiato e dell'organo a canne.

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Rifrazione del suono nell'aria

 

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Dovuta ai gradienti di temperatura

Gradiente costante

Gradiente irregolare

Iil rumore del motore di un aereo spesso ci giunge irregolare e incostante. Questo effetto può essere spiegato mediante il fenomeno della rifrazione se si ricorda che il suono per giungere a terra dall'aereo deve attraversare masse d'aria spesso turbolente, caratterizzate da temperature differenti. Il fenomeno è del tutto analogo, anche se su altra scala, al fenomeno di scintillio delle stelle, che si verifica a causa della rifrazione questa volta dei raggi luminosi da parte dell'atmosfera.

Dovuta al vento

L'esperienza di suoni lontani "portati dal vento" è piuttosto comune. Forse meno comune è accorgersi che la natura di questo fenomeno non è il "trasporto", ma la rifrazione.

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La diffrazione

Quando un'onda incontra sulla sua strada un ostacolo o è costretta a passare attraverso una piccola fenditura, manifesta un comportamento peculiare: essa (e con essa l'energia che trasporta) è in grado di raggiungere anche punti che non sarebbero raggiungibili se la propagazione avvenisse per raggi d'onda rettilinei. È come se l'onda si "rompesse" e si ricomponesse, sparpagliandosi, al di là dell'ostacolo o della fenditura.

 

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Diffrazione del suono

Essendo il suono un'onda, esso è soggetto, in determinate condizioni, al fenomeno della diffrazione. Tali condizioni possono riassumersi dicendo:

  1. un'onda è in grado di passare attraverso una fenditura senza modificare apprezzabilmente la forma dei suoi fronti d'onda se la dimensione della fenditura è molto maggiore della lunghezza d'onda dell'onda. Nel caso in cui la fenditura è stretta (di dimensioni molto minori della lunghezza d'onda) il fronte d'onda dell'onda incidente si deforma e diventa pressoché sferico.

  2. un'onda è in grado di "aggirare" un ostacolo se le dimensioni dell'ostacolo sono minori (o confrontabili) alla lunghezza d'onda dell'onda incidente.

 

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Capacità di aggirare gli ostacoli da parte del suono

Quando un suono incontra un ostacolo, la sua capacità di aggirarlo dipende, come stabilito dal secondo criterio generale precedentemente enunciato, dal rapporto tra la dimensione dell'ostacolo e la lunghezza d'onda del suono. Nel caso del suono potremmo dire, a parità di dimensioni dell'ostacolo,

suoni più gravi (di maggior lunghezza d'onda) aggirano più facilmente gli ostacoli

Tale fatto ha una serie di importanti conseguenze:

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Bibliografia


 

Bib-TS-069 - Il documento è tratto dal sito fonte originario: http://fisicaondemusica.unimore.it

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