Intensità sonora — ingegnerismo.it

L’intensità sonora è la potenza acustica che attraversa una superficie per unità di area. Misura il flusso di energia dell’onda sonora:

I=\dfrac{P}{A}.

Nel Sistema Internazionale si misura in $\mathrm{W\,m^{-2}}$ .

Per un’onda armonica piana in un mezzo di densità $\rho$ e velocità del suono $v$ :

I=\dfrac{1}{2}\rho v\omega^2s_0^2 =\dfrac{p_0^2}{2\rho v},

dove $s_0$ è l’ampiezza dello spostamento, $p_0$ l’ampiezza della pressione acustica e $\omega$ la pulsazione.

Propagazione sferica

Per una sorgente puntiforme ideale che irradia potenza acustica $P$ uniformemente nello spazio:

I(r)=\dfrac{P}{4\pi r^2}.

L’intensità diminuisce quindi con il quadrato della distanza. Raddoppiare la distanza riduce l’intensità a un quarto, in assenza di assorbimento e riflessioni.

Livello di intensità sonora

Poiché l’orecchio umano copre intervalli enormi di intensità, si usa una scala logaritmica in decibel:

\beta=10\log_{10}\dfrac{I}{I_0}, \qquad I_0=10^{-12}\ \mathrm{W\,m^{-2}}.

Se ci sono più sorgenti indipendenti, si sommano le intensità, non i livelli in decibel:

I_{\text{tot}}=I_1+I_2+\cdots.

Solo dopo si converte il risultato in decibel.

Intensità e pressione

La pressione sonora e l’intensità sono legate dall’impedenza acustica caratteristica $Z=\rho v$ :

I=\dfrac{p_{\text{rms}}^2}{\rho v}.

Per questo in acustica si usano sia livelli di intensità sia livelli di pressione sonora. Le due scale non vanno confuse, anche se in aria e in condizioni standard risultano spesso numericamente collegate.

Errori comuni

Sommare direttamente i decibel di più sorgenti.
Confondere potenza acustica totale e intensità: la prima è una potenza, la seconda è potenza per unità di area.
Dimenticare la legge dell’inverso del quadrato per sorgenti puntiformi in campo libero.
Scambiare ampiezza di pressione e valore efficace senza verificare il fattore $\sqrt{2}$ .

Vedi anche: Acustica, Velocità del suono, Decibel, Onde meccaniche.