|
Definizione ed
Approfondimenti


Quello che ci si prefigge
di fare in questa sezione è identificare una
scienza specifica nonché i sistemi e gli effetti
che questa ha nel proporsi al genere umano. La scienza
nel caso specifico è l’acustica , ovvero
la scienza del suono, che è ovvio è costituita
da aspetti fisici e aspetti psicofisici. Il suono inteso
come perturbazione dell’atmosfera che ci circonda
è un fenomeno fisico; inteso come percezione
dell’orecchio è un fenomeno psicofisico.
Poiché la s.i.r.a.
si è sempre avvalsa di personale estremamente
qualificato cercheremo di protrarre questa tradizione
occupandoci di entrambe le variabili (fisiche o psicofisiche)
della scienza del suono: ciò avverrà attraverso
Andrea Luciano in questa circostanza che riveste all’interno
della Società l’aspetto passionale della
scienza del suono, ma che nulla potrà sulla poca
volontà di ciascuno di voi di sviluppare e ricercare
da se principi fisici, traguardi tecnologici, esperienza,
tecniche di misura, nuove tendenza e prospettive future.
|
Il suono è la percezione
uditiva di un fenomeno fisico che consta nella
possibilità di un mezzo (solido, liquido
o gassoso), di trasmettere un’oscillazione
della propria pressione. Nell’aria per esempio
le onde sonore sono generate da variazioni della
pressione al di sopra e al di sotto del valore
statico della pressione atmosferica.
Perché il segnale possa essere trasmesso
il mezzo ha bisogno di avere massa e elasticità,
ovvero deve avere la capacità di ritornare
allo stato di quiete una volta che cessi la sollecitazione
su di esso. Per queste motivazioni il vuoto non
è in grado di trasmettere rumore.
Le singole particelle d’aria (o comunque
del mezzo), vibrano in avanti e indietro, trasmettendo
le onde ma mantengono all’incirca inalterata
la loro posizione media.
Ogni corpo solido, liquido o gassoso possiede
quindi una massa ed un’elasticità
ed è in grado di trasmettere il suono;
ciò che differisce proporzionalmente alle
caratteristiche di massa e di elasticità
del mezzo è la velocità con cui
il suono può essere propagato.
|
| |
|
La velocità con cui il
suono può essere propagato identifica una
serie di grandezze caratteristiche del mezzo in
cui è trasmesso. Nei solidi il suono è
trasmesso secondo la relazione:

Nell’aria la velocità
del suono è di circa 344 m/s.
Il suono si propaga più velocemente nei
solidi che nell’aria. Per esempio la velocità
del suono nel mattone è circa 11 volte
più elevata che nell’aria.
|
| |
| CARATTERISTICHE DELLE
ONDE SONORE |
|
Fronti d’onda:
quando le onde sonore hanno tutte la stessa direzione
di propagazione sono definite “onde piane”,
in quanto tutti i punti di massima compressione
del mezzo formano superfici piane perpendicolari
alla direzione di propagazione. Tali piani sono
definiti “fronti d’onda”. Quando
i fronti d’onda generano punti di massima
compressione con forma sferica (ovvero compressione
e rarefazione sono una serie di sfere concentriche),
allora si dice che il fronte d’onda è
sferico.
Sinusoide: La
sinusoide è la forma d’onda fondamentale,
strettamente correlata con il moto armonico semplice.
Frequenza: la
frequenza è una caratteristica di un fenomeno
periodico (come un’onda sonora), e per definizione
rappresenta il numero di volte in un secondo con
cui il fenomeno si ripete. Normalmente la frequenza
è rappresentata da un numero e dalla propria
unità di misura l’hertz (Hz).
Lunghezza d’onda/Periodo:
la lunghezza d’onda è la distanza,
in direzione perpendicolare al moto, tra 2 fronti
aventi la stessa fase, per esempio tra i punti
di massima compressione. La lunghezza d’onda
coincide con la distanza percorsa dall’onda
sonora in un ciclo completo di vibrazione. La
lunghezza d’onda si esprime con la lettera
greca (lambda)
e si misura in metri (o piedi). La lunghezza d’onda
è legata alla frequenza “f”
e alla velocità del suono “c”:

Il tempo impiegato dalla lunghezza
d’onda a completare il proprio e unico ciclo
è definito “periodo” “T”
ed è espresso in m.
Moto armonico semplice:
toni puri. Un suono può essere
rappresentato attraverso un’onda sinusoidale
(ex. Diapason). La pressione sonora risultante
p varia sopra e sotto la pressione statica dell’atmosfera,
secondo la relazione 
E’ detta periodica perché da un’oscillazione
a quella successiva si ripete identicamente nel
tempo di un periodo.
Un’onda sonora contenente una sola frequenza
è detta tono puro.
Pressione sonora:
In un punto ipotetico di osservazione posto nello
spazio (comunque immerso in un mezzo), prima del
passaggio delle onde sonore la pressione P è
uguale alla pressione statica dell’atmosfera.
Quando delle onde sonore passano attraverso il
ns. punto di osservazione, la pressione atmosferica
è sottoposta ad una pressione aggiuntiva
a volte positiva e a volte negativa (a causa delle
compressioni e delle rarefazioni) già calcolata
nella
La pressione totale è quindi pari a .
La pressione sonora è normalmente espressa
in micropascal .
Nelle misure di livello di pressione sonora la
pressione di riferimento è 2 • 10-5
N/m2 che alla frequenza di 1000 Hz rappresenta
il valore di soglia dell’udito medio.
Armoniche: Se
una lamina divisoria rigida si muove avanti e
indietro con moto sinusoidale a una frequenza
di 50 Hz, si genererà una variazione risultante
che varia alla frequenza di 50 Hz. Poiché
i corpi non sono infinitamente rigidi, questi
flettono producendo oscillazioni addizionali.
Queste oscillazioni addizionali generano onde
a frequenze maggiori (100, 150, 200, 250,…
Hz).
In questo esempio ne deduciamo
le seguenti definizioni:
a) 50 Hz frequenza fondamentale;
b) 100, 150, 200, 250 … Hz armoniche;
Fenomeno di fase/controfase
– Ampiezza quadratica media: 2
distinte onde sonore possono essere considerate
in “fase” quando le onde incrociano
la loro posizione di
nella stessa direzione e nello stesso tempo. Per
contro sono definite in controfase quando nel
momento in cui i loro valori sono nulli, i 2 moti
sono opposti.
L’ampiezza quadratica media consente di
identificare la pressione sonora quadratica media
o pressione effettiva, quindi quella pressione
(addizionale alla pressione atmosferica), che
effettivamente si aggiunge a quella statica dell’atmosfera,
quando venga esaminato un moto d’onda complesso.
Onda complessa. Vengono denominate
onde complesse (in contrasto con le onde armoniche
semplici), perché contengono più
di una componente di frequenza. E’ dimostrato
che un’onda complessa può essere
considerata come costituita da una combinazione
di più onde armoniche semplici.
Diffrazione del suono: per diffrazione
del suono si intende il cambiamento di direzione
di propagazione che subiscono le onde sonore quando
trovano un ostacolo. Tutte le onde sinusoidali
(anche quelle fotometriche) una volta incontrato
un ostacolo convergono verso la proiezione del
baricentro dell’ostacolo stesso.
|
| |
|
Livello e decibel:
per definizione il livello è il logaritmo
del rapporto tra una grandezza data e una di riferimento
della stessa specie. La grandezza di riferimento
rimane sempre invariata. Il termine livello stesso
indica che è utilizzata una scala logaritmica
e che la misura è il decibel (dB).
L’adozione delle scale logaritmiche e l’utilizzo
dei livelli è adottato quando la gamma
di grandezze da misurare impone una scala che
avrebbe ampiezza enorme.
Il dB è il simbolo dell’unità
di misura di un livello ed indica la relazione
esistente tra 2 quantità proporzionali.
Potenza sonora:
E’ l’indice di emissione d’energia
acustica. Ove esista energia acustica e quindi
potenzialmente forze, masse e superfici esiste
la presenza di un lavoro effettuato da queste
grandezze. In fisica perché possa esserci
lavoro deve esserci potenza. La potenza sonora
è una caratteristica intrinseca di una
sorgente e di conseguenza è un dato invariabile
di questa.
La potenza sonora indica la capacità
della sorgente di emettere energia acustica. La
potenza sonora è generalmente espressa
in watt o in picowatt seconda l’equivalenza:
1 pW = 10-12 W
Di per se la potenza sonora di
una sorgente non sarebbe neppure misurabile, ma
soltanto calcolabile a seguito di rilevazioni
effettuate con strumentazioni particolari e in
condizioni particolari. Per quale motivo è
più opportuno operare con la potenza sonora
e non con la pressione se si considera che la
potenza è un dato calcolabile da valori
di pressione?
La potenza sonora è un
dato invariante della sorgente; una volta determinata
è utilizzabile in qualunque situazione,
mentre al contrario la pressione sonora varia
con la distanza dalla sorgente e con le caratteristiche
fonoriflettenti dell’ambiente.
Livello di pressione
sonora in funzione della direzione -
sorgenti direzionali: Le sorgenti
presentano emissioni sonore più consistenti
verso alcune direzioni piuttosto che da altre.
Le sorgenti direzionali presentano 2 caratteristiche
fondamentali:
- quando la lunghezza d’onda
del suono emesso è molto elevata in confronto
alle dimensioni della sorgente, il suono è
irradiato uniformemente in tutte le direzioni,
cioè la sorgente non è direzionale;
- quando la lunghezza d’onda
è piccola rispetto alle dimensioni della
sorgente, il suono emesso dalla superficie della
sorgente tende a essere confinato entro un fascio
relativamente ristretto. Più la frequenza
è alta, più il fascio è stretto;
Livello di pressione
sonora in funzione della distanza da una sorgente:
Se il suono è emesso da una sorgente puntiforme
in un’atmosfera omogenea e indisturbata,
lontano da ogni superficie riflettente o assorbente,
il suono si irradia sotto forma di onde sferiche.
La pressione sonora delle onde sferiche diminuisce
in modo inversamente proporzionale alla distanza
della sorgente. Il livello di pressione sonora
diminuisce di 6 dB ogni volta che si raddoppia
la distanza dalla sorgente. Per calcoli rapidi
a grandi distanze si può dire che il rumore
diminuisce di 20 dB ogni volta che si riduce la
distanza di un fattore 10.
Livello di pressione
sonora in funzione della distanza dalla sorgente
quando è nota la potenza sonora:
Se il suono è irradiato da una sorgente
in modo eguale in tutte le direzioni in uno spazio
libero, allora la relazione tra Livello di Pressione
e Livello di Potenza sonora è espresso
dalla relazione:
Lp = Lw – 20 log r –
10.9 + C
La formula vale esclusivamente
quando la divergenza è in campo libero.
Livelli sonori ponderati:
l’orecchio umano non è sensibile
in ugual misura a tutte le frequenze. Per questo
motivo 2 livelli di pressioni sonora identici
possono essere giudicati in maniera differente
per il disturbo che provocano. Può darsi
che quello giudicato più fastidioso contenga
al suo interno una pressione sonora più
consistente a frequenze in cui l’orecchio
è più sensibile. Il fonometro che
è lo strumento designato ad effettuare
misurazioni di pressione sonora (ovvero misura
la pressione che le molecole d’aria esercitano
su un timpano), contiene al suo interno la possibilità
di effettuare misurazioni introducendo curve di
peso in frequenza, ovvero è capace di ponderare
i segnali. I fonometri sono stati dotati di 3
curve di ponderazione. Prenderemo in considerazione
solo la curva di ponderazione “A”
che rappresenta la simulazione dell’orecchio
umano.
Livelli di banda d’ottava:
I livelli di banda d’ottava sono misurabili
attraverso il fonometro mediante l’impiego
di analizzatori di spettro in essi intergrati.
L’analizzatore di spettro più comune
divide il campo sonoro udibile in bande larghe
1/8, ovvero un’ottava è un intervallo
di frequenza tra 2 suoni il cui rapporto tra le
frequenze è 2 (per esempio 707 e 1414)
16 32
63 125 250 500 1K 2K 4K 8K 16K |
Livelli di un terzo di banda d’ottava: Vengono
utilizzati per ottenere informazioni più
dettagliate rispetto a un’analisi effettuata
per banda d’ottava.
Combinazione di livelli: Spesso
è necessario effettuare combinazioni di
livello, come per esempio:
- Calcolare il livello sonoro
risultante dalla combinazione di sorgenti di rumore;
- Determinare il livello sonoro risultante da
una sorgente e da un rumore di fondo;
- Calcolare il livello sonoro globale a partire
dai livelli di banda d’ottava (o di banda
di 1/3 d’ottava);
- Calcolare il livello sonoro ponderato “A”
a partire da uno spettro di banda d’ottava;
- Combinare il livello di potenza sonora di 2
o più sorgenti di suono;
- Calcolare la potenza sonora ponderata “A”
conoscendo i livelli di potenza sonora per banda
d’ottava;
|
| |
| ONDE SONORE IN CAMPO
LIBERO |
|
Campo libero:
il campo libero è uno spazio atmosferico
in cui il suono si propaga attraverso il proprio
mezzo senza subire riflessioni, rifrazioni, assorbimenti
e diffusioni e non è soggetto a fenomeni
di risonanza. Tutti questi sono rischi che corre
un raggio sonoro che lascia la propria sorgente.
Nel campo libero il suono si propaga in modo sferico.
Se ci si trova in campo libero
e la sorgente è punti forme , il modello
di propagazione è quello ad onde sferiche
e la relazione tra pressione e potenza sonora
risulta essere:
Lp = Lw – 10 log S = Lw – 10 log 4?r2
= Lw – 20 log r – 11;
Effetti dovuti alla presenza di un piano
riflettente: l’abbattimento acustico
legato alla distanza si riduce notevolmente quando
si smette di parlare di sorgente puntiforme emittente
in campo libero e si parla di sorgente puntiforme
appoggiata a un piano riflettente (per ex. Il
pavimento).
Il suono può raggiungere il ricevente passando
attraverso 2 vie: la prima è il cosiddetto
campo diretto, il secondo è il cosiddetto
campo riverberato (o diffuso), ovvero la sorgente
raggiunge il ricevente dopo aver rimbalzato sulla
pavimentazione riflettente. L’entità
del rumore che investe la sorgente è la
somma del livello che percorre direttamente la
distanza tra S e R e il livello che restituisce
il piano P. L’entità della correzione
dipende dalla distanza tra S e R e tra P e R.
Tali distanze vanno poi confrontate con la lunghezza
d’onda .
Barriere: Una
barriera (naturale o artificiale) è un
qualsiasi corpo solido più o meno opaco
alla trasmissione sonora, che impedisce la vista
in linea retta tra sorgente e ricevente, per esempio
recinzioni, muri, case e terrapieni. Si ha una
barriera anche dove cambia il livello del terreno.
Una barriera è in grado di attenuare più
consistentemente le alte frequenze delle basse,
pertanto è un grado di cambiare l’andamento
dello spettro. E’ improbabile che una barriera
in campo libero possa superare i 15 dB(A) Leq.
di attenuazione.
Calcolo di una barriera secondo
il metodo di Fresnel.
Note le
di tutte le f, si calcola il numero di Fresnel:
N = 2/
(d1 + d2 – d) dove d1 e d2 sono
rispettivamente le distanze tra sorgente e vertice
della barriera e tra vertice della barriera e
ricevente.
La vegetazione ha effetti molto
poco fonoschermanti ed hanno attenuazioni molto
contenute:
- 0 dB tra 31 e 500 Hz;
- 5 dB tra 500 e 1000 Hz
- 7 dB tra 2000 e 16000 Hz
E’ ovvio che in un calcolo
dell’attenuazione è possibile tenere
tranquillamente conto dell’attenuazione
di 5 e 7 dB(A), in quanto possono diventare determinanti
per le grandi sorgenti.
Attenuazione dovuta all’assorbimento
atmosferico: Quando il suono si propaga
attraverso l’atmosfera, la sua energia è
progressivamente convertita in calore (cioè
il suono è assorbito) da un insieme di
processi molecolari, che si svolgono nell’aria
che veicola il suono definito “assorbimento
atmosferico”. L’attenuazione acustica
dovuta all’assorbimento atmosferico durante
la propagazione su una distanza di d metri è
data da:
Dove
è il coefficiente di attenuazione atmosferica
espresso in dB ogni 100 m.
Effetti del vento e della
temperatura: Le condizioni atmosferiche
e in particolare vento e temperatura, costituiscono
di solito un importante fattore d’influenza
sulla propagazione del suono vicino al terreno
per distanze orizzontali maggiori di 50 m su aree
aperte pianeggianti. L’effetto principale
è la diffrazione (un cambiamento della
direzione delle onde sonore), prodotta da gradienti
verticali.
Durante il giorno la temperatura
di solito diminuisce con l’aumentare dell’altezza
dal suolo, una condizione nota come gradiente
termico atmosferico.
In presenza delle seguenti condizioni
atmosferiche il suono si comporta in maniera diversa:
- Pioggia: il
comportamento delle onde sonore (dal punto di
vista della loro trasmissibilità) non viene
alterato in maniera consistente dalla pioggia.
Ciò che viene inficiata è la misura
fonometrica, in quanto il precipitare di reflui
meteorici è rumoroso, inoltre le strade
bagnate aumentano il rumore di fondo causato ad
esempio dal traffico veicolare.
- Nebbia: il comportamento delle
onde sonore cambia in maniera consistente a causa
del peso molecolare dell’aria che diventa
in alcuni casi ( con nebbia molto fitta) anche
di 4 volte superiore a causa della presenza di
parcelle d’acqua tra le molecole d’aria.
Per muovere la stessa quantità d’aria
a la sorgente deve spendere più energia.
- Neve: il comportamento delle
onde sonore non cambia in maniera significativa,
ciò che cambia sono le superfici immediatamente
adiacenti alla sorgente o quelle che dividono
la sorgente da un recettore sensibile, che a causa
dell’enorme coefficiente di assorbimento
che assumono (data la grande porosità della
neve), assorbono una grande quantità di
rumore incidente, che non viene più restituito
all’ambiente.
- Grande caldo: il grande caldo
non afoso, ha la grande proprietà di diminuire
la densità dell’aria e ovviamente
di ridurne il peso. In tale circostanza la sorgente
mette in vibrazione con maggiore facilità
le molecole d’aria, percorrendo in alcuni
casi anche distanze maggiori rispetto a quelle
in condizioni normali anche del 30%. L’afa
in teoria dovrebbe prevedere condizioni di umidità
molto elevate (quindi con una grande quantità
di molecole d’acqua tra le molecole d’aria),
rendendo comunque l’atmosfera molto pesante.
|
| |
| ONDE SONORE IN AMBIENTI
CHIUSI |
|
Sulle superfici di delimitazione
di una sorgente sonora, una parte dell’energia
sonora incidente emessa da questa viene riflessa,
una parte viene assorbita e una parte viene trasmessa
oltre le superfici stesse.
Abbiamo visto che la pressione
sonora e la potenza sonora negli ambienti aperti
sono in relazione attraverso la: Lp = Lw –
20 log r – 11

Se la sorgente è in un
ambiente delimitato da pareti queste riflettono
in misura maggiore o minore le onde sonore, cosicché
le pressioni sonore sono differenti da come sarebbero
in campo libero. Le onde sonore si propagano con
direzione caotica (incidenza diffusa). La realazione
tra la potenza sonora e la pressione sonora diventa:
è il campo diretto e 4/R è il campo
riverberato.
Assorbimento sonoro dei
materiali; coefficiente di assorbimento
sonoro: La parte d’energia acustica assorbita
quando le onde sonore colpiscono una superficie,
si definisce coefficiente di assorbimento sonoro.
Il coefficiente di assorbimento di un materiale
dipende dal materiale e dalla frequenza del suono
che colpisce la superficie del materiale stesso.
IL coefficiente d’assorbimento è
una grandezza (numero) adimensionale, che può
variare tra 0 e 1. Un coefficiente d’assorbimento
di 0.00 indica che il materiale offre lo 0% di
assorbimento; un coefficiente pari a 1 indica
invece un assorbimento perfetto, ovvero si ha
il 100% di assorbimento.
L’assorbimento sonoro di una stanza si calcola
moltiplicando l’area di ogni superficie
Si della stanza stessa per il relativo coefficiente
di assorbimento
e considerando la somma di tali prodotti:
Assorbimento totale = 
Misurando il tempo di riverbero è possibile
risalire all’assorbimento totale del locale,
attraverso la formula: T = 0.16 (V/A), dove V
= volume del locale e A =
• S o sommatorie di tutte le
• S.
L’assorbimento totale ha un’unità
di misura che si chiama Sabin. Normalmente è
utilizzato il Sabin Metrico. Il Sabin metrico
è l’equivalente, in termini di assorbimento
sonoro, di un metro quadrato di superficie perfettamente
assorbente.
Per ex. Una superficie S di 10 m2 con un coefficiente
di assorbimento sonoro
= 0.65 presenta un assorbimento totale di 6.5
Sabin metrici.
Riflessioni multiple in una stanza:
Quando una sorgente comincia a emettere un suono,
tutte le pareti della stanza si riempiono di onde
sonore riflesse che si propagano in molte direzioni
differenti tra loro. Tali onde riflesse:
- producono l’aumento del livello di pressione
sonora entro l’ambiente chiuso, cioè
il livello di pressione sonora ottenuto combinando
il suono diretto con quello riflesso è
molto più alto del livello sonoro proveniente
direttamente dalla sorgente;
Questo si verifica in quanto
mentre la sorgente sonora sta irradiando la stanza
si riempie di onde riflesse. Se la sorgente si
spegne in un dato momento, le onde riflesse continuano
a riflettersi in avanti e indietro tra le superfici
della stanza. Per ogni successiva riflessione
viene assorbita una parte di energia acustica
da parte delle pareti di delimitazione della stanza
e da parte degli oggetti in essa contenuti. In
questo modo il livello di riflessione sonora diminuisce
gradualmente nella stanza.
RIVERBERAZIONE: Se in una stanza
sono presenti dei recettori, le onde riflesse
colpiscono i loro orecchi in una successione talmente
rapida che essi normalmente non riescono a percepire
le onde come ripetizioni distinte del suono originale.
Essi percepiscono invece il prolungamento del
suono originale dopo che la sorgente si è
spenta, finchè tale suono gradatamente
non viene più udito. Questo prolungamento
del suono è definito riverberazione.
Tempo di riverberazione:
Il tempo di riverberazione di una data frequenza
è il numero di secondi che occorrono al
livello di pressione sonora media per decrescere
di 60 dB dopo che la sorgente sonora si è
arrestata. Il tempo di riverberazione T60 è:
T60 = 0.161 • V/A, dove
V = volume della stanza e A l’assorbimento
sonoro della stanza in Sabin metrici.
Livello di pressione
sonora del suono riflesso: Il suono riflesso,
in qualsiasi punto di una stanza, contiene gli
apporti dovuti alle riflessioni sulle pareti di
delimitazione della stanza stessa; non contiene
il suono che si propaga direttamente dalla sorgente,
per cui risulta relativamente indipendente dalla
distanza della sorgente. Se il livello della pressione
sonora è relativamente uniforme all’interno
della stanza, il suono si dice diffuso. Il suono
in una stanza si dice perfettamente diffuso se
le onde sonore riflesse si propagano in tutte
le direzioni con uguale probabilità. Se
la sorgente ha un livello di potenza sonora Lw
il livello di pressione sonora medio riflesso
è:
Lr = Lw – 10 log A + 6 dB
Relazione tra livello
del suono riflesso e assorbimento di una stanza:
Il livello sonoro riflesso dovuto a una sorgente
di data potenza acustica diminuisce all’aumentare
dell’assorbimento nella stanza. Questa riduzione
del livello di pressione sonora è:
Riduzione = 10 log (Aa/Ab), dove
Aa e Ab rappresentano l’assorbimento totale
prima e dopo il trattamento in Sabin.
Materiali fonoassorbenti:
Quando le onde sonore colpiscono la superficie
di un materiale, una frazione dell’energia
incidente viene assorbita e convertita in calore.
Tutti i materiali assorbono in una certa misura
il suono.
Proprietà generali
dei materiali fonoassorbenti: L’elemento
che permette la dissipazione dell’energia
sonora nella maggior parte dei materiali acustici
è uno strato di materiale altamente poroso
(con spessore minimo di circa 12 mm), in cui i
pori sono intercomunicanti. Quando un’onda
sonora entra in un materiale poroso l’ampiezza
di vibrazione delle molecole d’aria viene
progressivamente smorzata per attrito contro le
superfici delle fibre o delle particelle che formano
la superficie porosa. Un altro fattore che influisce
sull’assorbimento sonoro, principalmente
nel campo delle basse frequenze, è la profondità
dello spazio tra la superficie del materiale e
la superficie rigida retrostante.
Preambolo alla Legge
di massa e frequenza.
L’assorbimento di uno stesso materiale varia
con lo spessore e varia con la frequenza. Oltre
che alla porosità il fenomeno dell’assorbimento
può essere dovuto a irregolarità
di forma e risonanza.
Alla lunghezza corrispondente alla lunghezza d’onda
,
tale che /4
= spessore della cavità, si ha il massimo
dell’assorbimento. Infatti la lunghezza
d’onda che è riflessa dal fondo della
cavità si scontra con l’onda incidente
con mezzo periodo di ritardo e la pressione della
prima variabile sinusoidalmente, è uguale
e contraria alla pressione sonora incidente. Quindi
c’è annullamento dell’energia
sonora.
n pannello sottile posto dirimpetto
ad una parete rigida e separata da essa mediante
un’intercapedine sottrae energia sonora
all’onda incidente, quando l’intercapedine
è in condizioni di risonanza ( il fenomeno
di risonanza è dissipativo ed è
alimentato dall’energia incidente); quindi
alla frequenza di risonanza il pannello è
fonoassorbente. La frequenza di risonanza è
dato dalla relazione ,
dove:
M = peso del pannello
d = spessore dell’intercapedine
L’assorbimento a risonanza dei pannelli
sottili trova grande impiego in presenza di basse
frequenze.
|
| |
|
Legge di massa e frequenza
Si abbiano 2 ambienti separati
da un tramezzo. In una dei 2 tramezzi si abbia
una sorgente sonora disturbante. Se L1 è
il livello sonoro dell’ambiente disturbante
e L2 il livello sonoro dell’ambiente disturbato,
l’isolamento acustico del tramezzo risulta
così definito:
D = L1 – L2.
L’isolamento acustico del
tramezzo è dunque dovuto all’inerzia
della massa del materiale costituente il tramezzo,
secondariamente è dovuto alla viscosità
dello stesso.
E’ stata elaborata in base
a tali concetti la cosiddetta legge di massa che
è data dalla relazione:
D = 20•(-2 + 10 log f•M)
Si nota quindi che l’isolamento
dipende anche dalla frequenza, oltre che dalla
massa.
L’isolamento acustico può
migliorare quando le pareti sono multistrato,
soprattutto quando al loro interno è prevista
un’intercapedine d’aria, in quanto
aumentando la porosità della stratigrafia
interna, dal lato dell’intercapedine si
smorza l’effetto amplificante che il riverbero
tra le superfici può generare.
Calcolo dell’isolamento
di una parete composta da materiali differenti
Gli isolamenti acustici in parallelo
tendono a comportarsi come resistenze elettriche
in parallelo, vale a dire che le onde sonore si
infilano nella parete a isolamento inferiore,
vanificando in parte l’effetto dell’isolamento
maggiore.
La valutazione matematica è:
La camera anecoica:
La camera anecoica (cioè
senza eco) è un ambiente che deve assicurare
il campo libero, ovvero deve garantire 6 dB di
abbattimento ad ogni raddoppio della distanza.
Le pareti della camera anecoica devono avere il
coefficiente
prossimo all’unità. Oltre ai coefficienti
di assorbimento prossimi a 1 (difficile da realizzarsi
sotto i 300 Hz), la camera in questione deve essere
isolata per neutralizzare completamente i rumori
esterni, nonché le vibrazioni infrasoniche
provenienti dal terreno.
La camera riverberante:
La camera riverberante deve fornire
un campo sonoro in cui la pressione sonora sia
indipendente dalla distanza dalla sorgente. In
concreto la camera riverberante è un ambiente
con pareti molto lisce. La pressione sonora, tranne
in vicinanza della la sorgente, dovrà essere
uniforme in tutto il locale. La relazione da impiegare
per il calcolo della potenza è:

|
| |

|