L’acustica studia le onde sonore, cioè onde meccaniche associate a variazioni di pressione, densità e spostamento delle particelle del mezzo. Nei fluidi il suono è un’onda longitudinale; nei solidi possono propagarsi anche modi più complessi, legati a compressione e taglio.
Propagazione
La velocità del suono dipende dalle proprietà elastiche e dalla densità del mezzo. In un gas ideale:
In un fluido, più in generale:
dove B_s è il modulo di comprimibilità adiabatica e \rho la densità. La velocità del suono non è una costante universale: in aria cresce con la temperatura, in acqua e nei solidi assume valori molto diversi per effetto della diversa rigidezza del mezzo.
Intensità e pressione sonora
L’intensità sonora è potenza acustica per unità di area:
Per un’onda armonica piana:
dove s_0 è l’ampiezza dello spostamento, p_0 l’ampiezza della pressione acustica e \omega la pulsazione.
L’impedenza acustica caratteristica è:
Differenze forti di impedenza tra due mezzi producono riflessione significativa: è il motivo per cui il passaggio aria-acqua riflette gran parte dell’energia sonora.
Livelli in decibel
Il livello di intensità sonora si misura in decibel:
con riferimento usuale:
Per la pressione sonora si usa invece:
Ambiti applicativi
| Ambito | Grandezze dominanti |
|---|---|
| edilizia acustica | isolamento, riverbero, assorbimento |
| diagnostica ultrasonora | frequenza, impedenza, riflessione |
| aeroacustica | sorgenti di rumore, Mach, turbolenza |
| misure ambientali | livelli sonori, ponderazioni, esposizione |
Errori comuni
- Confondere intensità e livello sonoro: l’intensità è lineare, il livello è logaritmico.
- Sommare direttamente livelli in decibel: bisogna sommare prima le intensità.
- Usare la velocità del suono in aria come valore universale per ogni mezzo.
- Dimenticare che l’impedenza acustica controlla riflessione e trasmissione alle interfacce.
Vedi anche: Velocità del suono, Intensità sonora, Onde meccaniche, Effetto Doppler, Ultrasuoni.