tratto da un approfondimento tecnico dello Staff di engicos.it
L'Acustica assume una importanza fondamentale nella moderna edilizia.
L'involucro edilizio è sensibile ai diversi fenomeni che l'acustica comporta.
Vengono fornite qui di seguito le definizioni delle principali grandezze che giocano un ruolo fondamentale nel campo dell’acustica.
Suono
È una forma di trasporto di energia meccanica che avviene senza trasporto di materia, attraverso onde che si propagano in un mezzo elastico. La peculiarità di tale fenomeno è appunto quella di richiedere un mezzo per la sua propagazione a differenza di altri fenomeni fisici che possono farne a meno, quale ad esempio l’irraggiamento.
Tempo
Il tempo riveste nell’acustica una notevole importanza al contrario di altre forme di energia quali ad esempio la luce e la corrente elettrica che, per la loro elevata velocità, possono considerare trascurabile la scala dei tempi nello sviluppo dei fenomeni a loro legati. Il suono invece dipende fortemente dal tempo in quanto la sua velocità di propagazione non è molto elevata e in ogni caso non paragonabile a quelle delle forme energetiche precedentemente elencate.
Potenza sonora ( Potenza acustica ) ( PAC )
È l’energia emessa da una sorgente sonora nell’unità di tempo. La potenza sonora è il parametro indicativo di quanto una sorgente sia forte, per questo viene utilizzata come valore di riferimento nella determinazione della validità degli apparecchi acustici, come ad esempio gli altoparlanti degli impianti stereo. Attraverso la potenza acustica è possibile definire anche il rendimento sonoro di un apparecchio acustico tramite la seguente formula:
h = PAC / PEL
dove PEL indica la potenza elettrica dell'apparecchio in considerazione........
Intensità sonora ( I )
È una grandezza energetica, si misura in [W/m2] e rappresenta l'energia che nell'unità tempo fluisce attraverso una determinata superficie.
La sorgente S è puntiforme e unidirezionale, ciò significa che è piccola rispetto a r, cioè la distanza dalla superficie A, e che trasmette onde sonore in tutte le direzioni. Supponiamo che la superficie misuri esattamente 1 m2 e che la sorgente si trovi in campo libero, senza riflessioni e senza interferenze con il suolo o con altri corpi; sotto queste ipotesi possiamo andare a calcolare l'intensità sonora con la seguente formula
I = PAC / 4pr2
che ci permette di comprendere come l'intensità sonora di una sorgente non sia costante ma vari a seconda della distanza da quest'ultima, in virtù della dipendenza da r.........
Velocità del suono
Nella definizione della velocità del suono è necessario distinguere tra velocità dell'onda e velocità delle particelle.
Esempio dell'albero rotante che muove il pistone all'interno del cilindro
Un albero rotante che si muove con velocità angolare w, viene collegato ad un pistone libero di muoversi all'interno di un cilindro pieno di aria; il moto del pistone sarà quindi di tipo armonico con oscillazioni di ampiezza sinusoidale date dalla seguente legge:
A(t) = r · cos(wt)
dove r indica il raggio dell'albero rotante.
Le particelle d'aria più prossime al pistone, per ipotesi di aderenza, seguono il moto di quest'ultimo per cui la loro velocità può essere ricavata derivando la legge precedentemente vista per l'ampiezza delle oscillazioni del pistone
u(t) = - wr · sen(wt)
La velocità delle particelle è quindi di tipo sinusoidale con valor medio nullo, il che significa che le particelle più vicine al pistone si muovono avanti e indietro nel tubo rimanendo aderenti al pistone. Dal momento che ogni particella è dotata di una massa e di una elasticità, la possiamo considerare come una molla infinitesima che una volta spinta dal pistone trasmette il moto a sua volta alla particella che si trova al suo fianco. Lo strato di particelle aderenti al pistone agisce elasticamente trasmettendo la spinta al secondo strato dopo un certo istante di tempo, quindi l'energia meccanica, ovvero l'onda sonora, non si propaga a velocità infinita ma con una certa velocità indicata dal simbolo c che rappresenta la velocità del suono.............
Pressione del suono
Precedentemente si è detto che affinchè il suono possa diffondersi, il mezzo attraverso cui viaggiano le onde sonore deve essere elastico. Ritornando al caso del pistone mobile, possiamo dire che, dal momento che l'aria è un mezzo elastico, la sua compressione, dovuta all'avanzata del pistone, viaggia con velocità finita e quindi, ad un determinato istante di tempo e ad una opportuna distanza dal pistone, esisterà sempre uno strato di particelle rimaste ferme che costituisce una barriera all'avanzamento delle particelle perturbate dal moto del pistone. Si ha il cosiddetto fenomeno di confinamento inerziale il quale fa sì che, sebbene non vi sia una parete solida, il volume del gas diminuisca e che di conseguenza aumenti la pressione. Quando il pistone torna indietro, il volume e la pressione ritornano ai loro valori originari; possiamo quindi affermare che anche la pressione segue il moto del pistone fluttuando nel tempo con legge sinusoidale.........
