Onde sonore, note musicali ed eco

Il suono nasce quando un corpo vibra

Se pizzichiamo una corda di chitarra, la corda oscilla e mette in movimento le particelle dell'aria vicina. La vibrazione passa da una particella all'altra e forma un'onda sonora che raggiunge il nostro orecchio.

Qui la vibrazione è rallentata per poterla vedere: una corda vera oscilla centinaia di volte al secondo.

Il suono è un'onda meccanica

Le onde sonore trasportano energia attraverso un mezzo materiale. Nell'aria il suono si propaga con compressioni e rarefazioni delle particelle, zone che si alternano mentre l'onda avanza.

Nelle condizioni normali, nell'aria a circa 20 °C, il suono viaggia a circa 340 metri al secondo.

Osserva il punto cerchiato: ogni particella va avanti e indietro e torna al suo posto. A viaggiare è l'onda, non l'aria.

Frequenza, ampiezza, intensità, lunghezza d'onda

Muovi i cursori e guarda come cambia l'onda. Poi tocca un termine per vederlo evidenziato nel disegno.

Ogni nota ha la sua frequenza

Le note musicali sono suoni che si distinguono soprattutto per la loro altezza, legata alla frequenza. Le sette note fondamentali sono DO, RE, MI, FA, SOL, LA, SI.

Quando la frequenza aumenta la nota diventa più acuta, quando diminuisce diventa più grave. Il LA centrale ha circa 440 Hz nell'accordatura standard.

L'intervallo tra due note è il rapporto tra le loro frequenze. Un'ottava è l'intervallo di valore 2: provalo da DO al DO più acuto.

Come distinguiamo un pianoforte da una chitarra?

Anche quando suonano la stessa nota, la risposta sta in tre caratteristiche del suono.

Altezza

Permette di distinguere i suoni acuti da quelli gravi.

Volume

Indica quanto un suono viene percepito come forte o debole.

Timbro

Permette di riconoscere la sorgente sonora, per esempio uno strumento musicale o una voce.

Ogni suono musicale si può studiare come un'onda

Un suono semplice, chiamato tono puro, ha una forma d'onda sinusoidale.

I suoni degli strumenti sono più complessi: contengono una frequenza fondamentale e altre frequenze, dette armoniche. Sommandole si ottiene la forma dell'onda.

Prova a costruire un suono: parti dal tono puro e aggiungi armoniche.

Quando il suono torna indietro

L'eco è un fenomeno acustico per cui un suono, riflettendosi contro un ostacolo, torna a essere udito nel punto in cui è stato emesso.

Si forma quando il suono incontra una superficie e viene riflesso verso chi l'ha prodotto. Come riferimento si usa un intervallo di circa 0,1 secondi: se il ritorno è più rapido, suono e riflesso si fondono.

Sposta la parete e batti le mani. Il disegno è rallentato di 10 volte, il suono invece è in tempo reale.

Un'eco per guardare dentro il corpo

L'ecografia si basa sulla riflessione delle onde sonore: applica l'eco usando gli ultrasuoni. La sonda contiene cristalli piezoelettrici che convertono impulsi elettrici in onde ultrasonore.

Cristalli piezoelettrici

Materiali, come il quarzo, capaci di trasformare energia meccanica in energia elettrica e viceversa.

Ultrasuoni

Onde sonore con frequenza superiore a 20 kHz, non udibili dall'uomo. In ecografia si usano frequenze tra 2 e 25 MHz.

Osservare l'eco all'aperto

In uno spazio aperto vicino a una parete rocciosa possiamo osservare l'eco. Ecco i passaggi da seguire.

• Produci un suono breve, per esempio un battito di mani.
• Ascolta se il suono ritorna dopo un breve intervallo.
• Ripeti l'esperimento a distanze diverse dalla superficie.
• Confronta ciò che senti e osserva come cambia il ritardo.

Scegli un luogo sicuro e non disturbare altre persone o animali.

L'esperimento fa capire che il suono si propaga, incontra superfici e può tornare verso la sorgente.

Metti alla prova ciò che hai capito

Sette domande sui concetti visti. Dopo ogni risposta trovi la spiegazione.