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Energia sonora



Il suono è un'onda e nel suo propagarsi nel mezzo trasporta energia. L'energia sonora è quindi l'energia emessa da una sorgente sonora. Come altri tipi di energia, anche l'energia sonora può essere utilizzata per compiere lavoro, ad esempio fa vibrare la membrana di un altoparlante o il timpano del nostro orecchio.


Potenza sonora



La quantità di energia trasportata in un secondo da un’onda è chiamata potenza dell’onda e nel SI (il Sistema Internazionale) si misura in joule al secondo [J/s], cioè in watt [W]:




dove E è l'energia emessa e t è l'unità di tempo. In realtà, però, questo rapporto dà una potenza media nell'intervallo di tempo.


Intensità sonora



Un'altra grandezza legata alla potenza sonora è l'intensità sonora:




Immaginiamo di avere un megafono che emette un'onda sonora. Quando l'onda si allontana dalla sorgente si propaga attraversando superfici di area sempre più estesa.


Potenza e intensità sonora



Le due superfici 1 e 2 sono attraversate dalla la stessa potenza, ma l’intensità del suono è minore nella superficie più lontana (e più grande).


Intensità del suono


L’intensità di un suono I è definita come rapporto tra la potenza sonora media che attraversa perpendicolarmente una data superficie e l’area A della superficie:




La sua unità di misura è il watt al metro quadrato.



Esempio

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Per le onde sferiche l'intensità sonora si esprime tramite la:




L'intensità minima che l'orecchio umano può percepire è . Questo valore dell’intensità è chiamato soglia minima udibile.

L'intensità massima sopportabile, chiamata soglia del dolore e oltre la quale si hanno danni per l'apparato uditivo è circa , ma già essere esposti in maniera continuativa a rumori di comporta dolore e conseguenze dannose. Vediamo quindi che l'intervallo di intensità sonora percepito è molto ampio: la massima intensità che possiamo tollerare è mille miliardi di volte quella minima percepibile!


Livello di intensità sonora



La nostra percezione del volume di un suono dipende dall'intensità sonora secondo una relazione logaritmica. Per questo motivo sono stati definiti i livelli di intensità sonora , misurata in decibel [dB]:




dove è la minima intensità sonora udibile.


Esempio

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Quindi la soglia minima corrisponde a 0 dB, mentre la soglia del dolore corrisponde a 130 dB.

Il grafico mostra il legame tra il livello di intensità sonora e il rapporto in base logaritmica delle intensità sonore.


Grafico dell'intensità del suono in scala logaritmica


redattore del materiale didattico: Sara Passalacqua