Il “Suono del silenzio”, “Suono e visione” e le colline musicali vive con il suono della musica — sì, il suono è tutto intorno a noi nelle canzoni e nella nostra vita quotidiana.
Ma cos’è esattamente il suono, e più specificamente, cos’è l’energia sonora? C’è suono se nessuno lo sente? (OK, stiamo diventando un po ‘ filosofico qui, ma puoi vedere come porta a così tante altre domande.)
Quasi tutti noi godere di alcuni suoni che si imbattono in un ampio spettro, che si tratti di Beatles che cantano su un merlo o la mania ASMR da rumori tranquilli. Nel frattempo, alcuni lavoratori hanno bisogno di protezione dall’energia sonora e indossano protezioni per le orecchie, dai piloti di elicotteri ai lavoratori delle piattaforme petrolifere che usano macchinari pesanti.
Diamo un’occhiata a definizioni di energia sonora e come la nostra comprensione delle sorgenti sonore contribuire a plasmare il nostro mondo.
Qual è la definizione di energia sonora?
Prima di definire l’energia sonora, dobbiamo comprendere due tipi principali di energia nell’universo:
- Energia potenziale, o energia immagazzinata da qualche parte
- Energia cinetica, l’energia del movimento
Queste energie possono essere suddivise in altre forme di energia. Tuttavia, l’energia potenziale e cinetica rimangono i pilastri della comprensione energetica. Dai un’occhiata alla nostra guida sull’energia potenziale e cinetica per una visione più profonda di queste energie.
L’energia sonora è una di queste suddivisioni energetiche. Un’onda sonora è una forma di energia meccanica. L’energia sonora è l’energia rilasciata dalle vibrazioni di un oggetto-il suono è ciò che si ottiene dalle vibrazioni. Il suono viaggia come onde sonore, che sono particelle vibranti. E le onde sonore possono viaggiare attraverso gas, liquidi e solidi.
Come viene prodotta l’energia sonora?
Prendiamo un bongo e posizioniamolo sul pavimento, pronto per essere suonato. Ha energia potenziale in questa posizione. Ora, colpiamo la pelle del tamburo con le nostre mani. Quel movimento della mano è energia cinetica.
Quando la tua mano (energia cinetica) colpisce il bongo (energia potenziale), la testa e la pelle del tamburo del bongo vibrano, facendo vibrare le molecole d’aria circostanti. Vibrano anche contro eventuali molecole d’aria vicine, innescando una reazione a catena di vibrazione. Le molecole d’aria vibranti vibrano contro le particelle vicine, quindi la prossima serie di molecole e così via, creando un’onda sonora che viaggia verso l’esterno dalla sua fonte.
Queste molecole vibranti, o particelle, che provengono da un oggetto vibrante, costituiscono un’onda sonora. Ad esempio, è facile sentire la voce di qualcuno se parli faccia a faccia con pochi centimetri in mezzo-l’onda sonora viaggia verso ogni persona. Se raddoppiate la distanza e girate le spalle l’un l’altro, sarà più difficile sentire le voci parlate l’una dall’altra. Le onde sonore stanno viaggiando lontano da entrambe le persone.
Le onde sonore si muovono quando un oggetto vibra; questo è chiamato propagazione.
Le onde sonore, vibrando le molecole d’aria intorno a noi, vengono rilevate dall’orecchio umano, causando la vibrazione del timpano. Più grandi sono le vibrazioni sonore, più forte è il suono — questo è noto come la sua intensità sonora. L’intensità è determinata dalla forza con cui le particelle d’aria vibrano e mostra quanta energia c’è in un’onda sonora.
Per immaginare come si presenta un’onda sonora, pensa a un’onda Slinky realizzata con uno di quei giocattoli coily della tua infanzia. Se muovi lo Slinky su e giù o a sinistra ea destra da un’estremità, crei un’onda continua che viaggia lungo lo Slinky. Lo stesso accade con il suono – le vibrazioni viaggiano verso l’esterno come onde, dirigendosi nella stessa direzione.
Il corpo umano può creare molti suoni diversi per aiutare a spiegare il fenomeno. Si potrebbe battere le mani, cantare, rompere le nocche, o anche ingoiare un po ‘ d’acqua. Tutte queste azioni producono diversi tipi di suoni, e quindi, le onde sonore.
Il suono ha energia?
Sì, il suono ha energia. Le onde di vibrazione sono l’energia del suono.
Come possiamo sentire l’energia sonora e le onde sonore?
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Le onde sonore viaggiano attraverso l’aria, o liquidi, o solidi, e arrivano alle nostre orecchie. Le onde viaggiano nei nostri canali uditivi e poi portano ai nostri timpani e fanno vibrare i nostri ossicini — tre piccole ossa nelle nostre orecchie.
Da qui, i nostri ossicini ora vibranti trasferiscono le onde sonore alla nostra coclea. A questo punto, le cosiddette cellule ciliate convertono tutte quelle onde in segnali che il nostro cervello può capire e interpretare, o” sentire”, ciò che intendiamo come suono.
Pensa ad ascoltare la musica. Suoniamo lo stesso pezzo di musica tre volte ma in condizioni diverse. La prima volta, ascoltalo stando nella stessa stanza dello stereo. La canzone dovrebbe essere chiara mentre viaggia attraverso l’aria. La seconda volta, eseguire un bagno (buon divertimento!) e ascoltare la musica, mantenendo la testa e le orecchie sott’acqua. Il suono cambia perché le onde sonore viaggiano più velocemente sott’acqua. E infine, ascolta la musica in una stanza adiacente, con tutte le porte chiuse.
Lo stesso pezzo di musica suonerà diverso in ogni ambiente perché le onde sonore viaggiano attraverso ogni elemento (aria, acqua, pareti) in modi diversi.
Quanto è forte il suono?
Le onde sonore cambiano a seconda del volume del suono. Più grandi sono le vibrazioni, più forte è il suono e maggiore è la quantità di energia nell’onda sonora.
Se picchiettiamo leggermente il nostro bongo, produce meno vibrazioni — e poco rumore — che se colpiamo il tamburo con un cucchiaio di legno con tutte le nostre forze.
Maggiori sono le vibrazioni, maggiore è l’ampiezza dell’onda sonora. L’ampiezza è l’altezza dell’onda sonora. Un suono assordante produce un’onda sonora enorme con un’ampiezza elevata, mentre i suoni più silenziosi hanno onde sonore più piccole.
Sia il volume che il tono influenzano l’orecchio umano. L’eccessiva energia sonora-che ha enormi onde sonore – può causarci forti dolori e danneggiarci e, in casi estremi, renderci sordi.
Perché i suoni hanno toni diversi?
Come abbiamo visto, il rumore di un’onda sonora è determinato dalla sua altezza: più alta è l’onda, più forte è il suono. Un’onda sonora è anche caratterizzata dalla sua lunghezza o dallo spazio tra il picco di ogni onda. Pensate alla distanza tra le onde regolari che lambiscono la riva.
Le onde sonore con picchi molto vicini producono suoni più alti. Questo perché stanno vibrando molto rapidamente. Gli strumenti musicali come le trombe hanno suoni acuti e creano onde sonore vicine tra loro.
Al contrario, le onde sonore con picchi d’onda più distanti producono suoni più bassi. Queste onde sonore vibrano più lentamente. Un oboe o fagotto sono strumenti musicali con tono più basso.
Uno xilofono illustra perfettamente questa differenza di passo. Le barre più basse, più pesanti e più grandi producono un’onda sonora più lenta con una distanza maggiore tra loro rispetto al passo più alto delle barre più piccole e più leggere.
Diapason sono disponibili in diverse altezze e dimensioni. Più piccolo è il diapason, più alto è il suo passo (supponendo che tutti i materiali utilizzati siano gli stessi), e più grande è il diapason, più basso è il suo passo. Se colpisci lo stesso diapason due volte, una volta dolcemente e una volta con forza, il tentativo colpito più duro risuonerà più forte perché ha più energia sonora.
Se il tono di un suono è troppo alto per l’orecchio umano, lo chiamiamo ultrasonico. Se è troppo basso, lo chiamiamo infrasonico.
Architetti e ingegneri del suono studiano il sound travel, chiamato acustica, quando si progettano sale da concerto, cinema e ovunque il suono sia essenziale. Le superfici dure riflettono bene il suono, creando echi, mentre le superfici più morbide come i tappeti assorbono il suono, riducendo l’eco.
Come misuriamo il suono?
Il suono è misurato in decibel, noto anche come livello di densità di energia sonora o pressione sonora.
Qual è la velocità del suono?
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Diversi fattori possono influenzare la velocità del suono, come la temperatura dell’aria, il materiale l’onda sonora sta passando attraverso, e la frequenza dell’onda sonora, per esempio.
Sulla Terra, al livello del mare, data una temperatura dell’aria di 59 gradi Fahrenheit (15 gradi Celsius), la velocità del suono è 761,2 mph (1.225 km/h). Il suono si muove più velocemente attraverso l’aria più calda. In quanto tale, più alto è l’atmosfera, minore è la velocità richiesta per rompere la barriera del suono.
Ad esempio, il primo aereo a rompere la barriera del suono e volare a velocità supersonica è stato un aereo da ricerca Bell X-1 a razzo. Il 14 ottobre 1947, l’aereo fu rimorchiato in alto nell’atmosfera e rilasciato. Ha rotto la barriera del suono (locale) a 662 miglia all’ora (1.066 km/h).
Un boom sonico accade quando gli aerei vanno più veloce della velocità del suono. Un suono come un tuono si sente perché l’aria viene spinta da parte con grande forza, creando un’onda d’urto. Le particelle d’aria spostate e pressurizzate si muovono verso l’esterno in tutte le direzioni e il rilascio di pressione dall’onda d’urto si sente come un boom sonico.
Qual è l’effetto Doppler?
Le onde sonore possono giocare trucchi sulle orecchie in quello che è noto come l’effetto Doppler.
Ad esempio, un’auto che si avvicina a te ha un suono alto che si abbassa una volta che ti ha passato, nonostante la produzione di rumore dell’auto non cambi affatto. Se tu fossi seduto nel veicolo, non si noterebbe alcun cambiamento nel rumore della vettura a tutti. Le frequenze di lunghezza d’onda del suono dell’auto rimangono le stesse durante l’avvicinamento e il passaggio.
Tuttavia, la velocità dell’auto mentre si muove verso di te fa sì che le onde sonore colpiscano l’orecchio ad una velocità o frequenza più veloce rispetto al veicolo che le sta facendo. Ciò rende il tono del motore più alto. L’opposto si verifica una volta che l’auto ti passa — le onde sonore arrivano all’orecchio più lentamente e ad una frequenza inferiore, facendolo sembrare più basso.
Perché non si sente il suono nello spazio?
Lo spazio è un vuoto, senza molecole d’aria per far vibrare le onde sonore. Il suono è un’onda meccanica, e quindi non può viaggiare attraverso il vuoto. Non ci sono molecole d’aria nel vuoto che l’onda sonora può vibrare.
Possiamo renderlo visivo pensando a uno stadio pieno di persone che eseguono un’onda da stadio. Le persone sono le molecole d’aria, e si muovono — o vibrano — per mantenere l’onda dello stadio in corso. Le onde sonore (l’onda dello stadio) possono muoversi quando ci sono molecole d’aria (persone).
Non ci sono molecole d’aria (persone) nel vuoto, quindi l’onda sonora non può viaggiare e fare rumore, proprio come non c’è onda da stadio senza persone.
Usi pratici per l’energia sonora
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L’energia sonora non si limita a consentirci di comunicare e ascoltare ciò che sta accadendo intorno a noi. Registrare il suono è una cosa, ma ora possiamo usare l’energia sonora in molti modi per migliorare i nostri stili di vita.
Come viene utilizzata l’energia sonora?
L’energia sonora è energia benefica. Giorno per giorno, l’energia sonora ci consente di sapere quando i telefoni squillano, ascoltare musica, comunicare parlando e sentire un camion carico suonare il clacson per avvertire del pericolo. Questi sono solo alcuni esempi di energia sonora.
Gli ultrasuoni — vibrazioni di energia sonora ad un passo troppo alto per gli esseri umani di sentire — è fondamentale per il campo medico. Ultrasuoni utilizza lo stesso metodo di ecolocalizzazione per mostrare mamme in attesa il loro bambino in via di sviluppo tramite una scansione.
Gli ultrasuoni possono anche rompere i calcoli renali o essere usati per scansionare gli organi.
Nel frattempo, il sonar consente alle navi di navigare e cercare i mari, tracciare i fondali marini o cercare navi affondate.
Il Sonar utilizza le onde sonore?
Sonar sta per la navigazione audio e che vanno. Sonar è stato ampiamente utilizzato in mare per tracciare gli oceani, individuare i pericoli, ricerca, e altro ancora.
Il sonar utilizza le onde sonore perché le onde sonore viaggiano più lontano in acqua rispetto al radar o alla luce.
Il sonar attivo emette onde sonore negli oggetti e “ascolta” gli echi che possono aiutare a mappare l’area indagata. Sonar passivo comporta “ascolto” per le onde sonore nell’oceano, come altre barche o balene.
Qual è la differenza tra onde sonore e onde radio?
Abbiamo visto che i suoni sono fatti di onde. Quando ascoltiamo la radio, produce il suono. Tuttavia, le onde sonore e le onde radio sono fondamentalmente diverse l’una dall’altra.
Una radio riceve le onde che vengono trasmesse. La differenza critica tra onde sonore e onde radio è che l’onda radio è un tipo di onda elettromagnetica. Al contrario, le onde sonore sono vibrazioni che formano un’onda meccanica.
Le onde radio possono anche viaggiare attraverso i vuoti, a differenza delle onde sonore. Ecco perché satelliti come Voyager 1 comunicano con la Terra usando le onde radio.
L’energia sonora può essere convertita in energia elettrica?
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Sì, possiamo convertire l’energia sonora in energia elettrica. Un esempio diffuso è un microfono.
Quando qualcuno parla o canta in un microfono, l’energia sonora viaggia lungo il microfono per colpire un diaframma. A sua volta, il diaframma vibra, spostando un magnete vicino a una bobina. Il microfono ora produce un segnale elettrico.
Il segnale elettrico dal microfono di solito si dirige verso un altoparlante e l’altoparlante converte il segnale elettrico in onde sonore. Di conseguenza, hai il tuo concerto, karaoke o evento di conferenza.
La ricerca per trasformare il rumore in energia elettrica preziosa per alimentare gli apparecchi è in una fase molto precoce. Come si vede con il microfono, è possibile, ma la conversione del suono all’elettricità a livelli benefici rimane teorica più che pratica.
È possibile, tuttavia, eseguire alcuni esperimenti di levitazione acustica piuttosto impressionante con le onde sonore e l’energia sonora.
Chi ha scoperto l’energia sonora?
Diversi nomi famosi hanno aiutato nella causa della scoperta dell’energia sonora.
- Il filosofo greco Pitagora sperimentò le proprietà delle corde vibranti già nel vi secolo AC.
- Aristotele ipotizzò che le onde sonore si propaghino nell’aria attraverso il moto dell’aria.
- L’ingegnere architettonico romano Vitruvio dedusse con successo i meccanismi di trasmissione delle onde sonore nel i secolo AC.
- Galileo ha studiato suoni onde e acustica nei secoli XVI e XVII, elevando lo studio a livello scientifico.
- Il matematico francese Marin Mersenne ha promosso lo studio delle vibrazioni, fornendo tre leggi che costituiscono la base dell’acustica musicale moderna.
- Robert Hooke, un fisico inglese, fu il primo a produrre un’onda sonora con una frequenza nota.
- Tra la fine del XVII e l’inizio del xviii secolo, gli studi del fisico francese Joseph Sauveur esaminarono la relazione tra onde, altezza e frequenze. Molti termini acustici provengono dal suo lavoro.
Gli animali e gli esseri umani sentono diverse onde sonore?
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Gli animali e gli esseri umani hanno diverse gamme uditive, il che significa che sentiamo diverse gamme di onde sonore da altre creature.
Ogni specie ha una gamma uditiva, e spesso alcuni di questi intervalli sono condivisi. Questi intervalli di frequenza sono misurati in Hertz (Hz) e Kilohertz (kHz).
Gli esseri umani possono rilevare onde sonore da 20 Hz fino a 20.000 Hz.
Come regola generale, i mammiferi più piccoli rilevano intervalli più alti e gli animali più grandi intervalli più bassi.
Un elefante ha una gamma di 16 Hz a 12.000 Hz. Molti rumori che fanno non sono rilevabili all’orecchio umano. La gamma di un gatto va da 45 Hz a 64.000 Hz — sentiranno le cose alla gamma più alta che gli umani e gli elefanti mancheranno.
I cani sentono spesso rumori acuti di cui siamo completamente ignari perché la loro gamma si estende fino a 45.000 Hz.
L’energia sonora modella il nostro mondo
L’energia sonora è molto più dei rumori uditivi. Usiamo il nostro udito per dare un senso all’energia sonora che ci circonda.
Il vecchio indovinello su un albero che cade in una foresta senza nessuno che lo senta-fa rumore? Comprendere l’energia sonora significa sapere che l’albero che cade fa vibrare le particelle d’aria, ma non emette un suono. Produce energia sonora e fa rumore solo se sei lì per ricevere le onde sonore vibranti che il tuo cervello interpreta come rumore.
Per informazioni più affascinanti sull’energia e sui fenomeni naturali, assicurati di consultare il blog Amigo Energy.
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