lezione di scienze - il suono
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lezione di scienze - il suono
ISTITUTO COMPRENSIVO STATALE " A. NARBONE" CALTAGIRONE Rosanna Martellino 1 MAPPA CONCETTUALE Fenomeno che percepiamo grazie all’udito Determinato da Un corpo che vibra I L Onde sonore Costituito da Mezzi elastici Si propaga attraverso S U Gomma Non si propaga attraverso Mezzi isolanti Sughero Cartone polistirolo O Definito da N O Aria Buoni conduttori Intensità altezza timbro Provoca fenomeni di Riflessione Risonanza acqua La nostra voce il cinquettio degli uccelli il rombo di un motore il suono di uno strumento lo squillo del telefono il clacson di un’automobile il fruscio del vento lo scrosciare della pioggia lo sbattere di una porta lo scrosciare dell’acqua il passaggio di un aereo i cuccioli i bambini al luna park la folla il mondo che ci circonda è un mare di suoni e di rumori in cui siamo immersi e che percepiamo attraverso l’udito. esperimento1 • Attorno ad un libro, sul quale avrai posto due matite tendi un elastico in modo che questo resti sollevato. • Se lo pizzichi vedrai che l’elastico comincerà a vibrare e finché vibrerà, sentirai un suono. • Quando l’elastico si fermerà il suono cesserà Perché tutto questo? • Semplicemente perché….. • Il suono è provocato dalle vibrazioni di un corpo elastico Esperimento 2 • Appoggia un righello sottile sul bordi di un tavolo tenendolo fermo con una mano. • Se con l’altra mano dai un colpo all’estremità libera del righello, vedrai che esso comincerà ad oscillare e. vibrando emetterà un suono che cesserà appena bloccherai il righello Perché tutto questo? • Semplicememnte perché….. • Il suono è provocato dalle vibrazioni di un corpo elastico . Come si propaga il suono? • Il suono si propaga attraverso onde sferiche concentriche, dette onde sonore, che si propagano come le onde formate da un sasso lanciato nell’acqua. • La propagazione è dovuta quindi ad una successione di compressioni ed espansioni delle molecole dell’aria che nel loro movimento oscillatorio in avanti e all’indietro formano le onde sonore Un mezzo per propagarsi • Il suono per propagarsi ed arrivare a noi dal punto in cui è stato prodotto, ha bisogno di un mezzo che può essere l’aria, o anche una qualsiasi sostanza solida, liquida o gassosa. Esperimento • Materiale • Una campana di vetro nella quale sia possibile creare il vuoto (assenza di aria), una sveglia • Che cosa fare: • Inserisci la svegli all’interno della campana e, mentre aspiri l’aria dalla campana fino a creare il vuoto, ascolta attentamente il ticchettio. • Cosa succede? • A mano a mano che l’aria viene estratta dalla campana, il ticchettio della sveglio diventa sempre più debole. • Quando nella campana si è creato il vuoto, il ticchettio non si sente più • Cosa significa? • Il suono non si propaga nel vuoto • Per propagarsi ha bisogno di un mezzo, che in questo caso è l’aria Come si rappresenta un’onda sonora? • • • • • Il grafico è detto sinusoide La parte alta si chiama cresta La parte bassa si chiama ventre La distanza tra due creste o tra due ventri successive rappresenta la lunghezza d’onda La distanza tra una cresta o un ventre e l’asse della propagazione dell’onda (x) rappresenta l’ampiezza del suono Quando si ha una oscillazione completa? • Quando lo spostamento dell’onda porta dal punto iniziale di quiete a una cresta, da questa al ventre successivo e quindi alla posizione di quiete susseguente Con quale velocità si propaga il suono? • Il suono si propaga con velocità diversa a seconda del mezzo attraverso il quale avviene la sua propagazione. • La velocità è maggiore nei corpi solidi, minore nei liquidi e ancora inferiore nei gas • Perché? • Perché nei corpi solidi le molecole sono legate strettamente tra di loro e quindi trasmettono meglio le oscillazioni rispetto ai liquidi o ai gas dove le molecole sono via via più distanti le une dalle altre Con quale velocità si propaga il suono • • • • • • • • La velocità del suono nell’aria è di 340 m/sec Esperimento Materiale Due sassi, una piccola vasca colma d’acqua, un’asta di ferro Cosa fare? Fai sbattere da un tuo compagno i due sassi tenuti sott’acqua e ascolta Ora immergi nell’acqua un’asta di ferro, avvicina l’altra estremità all’orecchio, quindi fai battere ancora nello stesso modo i due sassi sott’acqua e ascolta…. Cosa accade? Cosa accade? • Se ascolti il rumore prodotto dai sassi che si propaga prima attraverso un liquido (l’acqua) e po attraverso l’aria, lo senti distintamente. • Ascoltando lo stesso rumore che si propaga prima attraverso il liquido e poi attraverso un solido (l’asta di ferro) lo senti meglio che nel primo caso. • COSA NE DEDUCI? • Il suono si è propagato meglio attraverso il solido. pertanto • • • • • • • • • • • • • • • le sostanze che attenuano poco il suono sono buoni conduttori Le sostanze che attenuano molto il suono sono isolanti acustici o fonoassorbenti. Sono buoni conduttori I liquidi I metalli Il suolo I gas Sono isolanti acustici: La stoffa La gomma, Il vetro La plastica Il polistirolo, Il sughero Il cartone Quali sono i caratteri che distinguono un suono? Frequenza Intensità Timbro http://www.soloclassica.it/suono.htm La frequenza La frequenza (f) è il numero di oscillazioni complete (n) che l’onda sonora compie nell’unità di tempo(t) cioè f=n/t La frequenza si misura in Hertz che corrisponde ad un suono che compie una oscillazione completa al secondo ad una minore frequenza corrisponde una frequenza maggiore lunghezza d’onda. Si avranno suoni gravi Ad una maggiore frequenza corrisponde una minore lunghezza d’onda: si avranno suoni acuti L’intensità • L’intensità di un suono dipende dall’ampiezza dell’onda sonora. • In base all’intensità i suoni si distinguono in forti e deboli • L’intensità si misura in decibel (dB) secondo una scala che va da o dB (l’intensità del suono percettibile a stento dall’orecchio) a 120 dB, o soglia del dolore (l’intensità di un rumore che provoca dolore quando viene percepito), fino a raggiungere decibel ancora maggiori per rumori molto più forti Il timbro • Il timbro dipende dal tipo di sorgente che ha prodotto il suono e rappresenta ciò che distingue un suono da un altro avente la stessa frequenza e la stessa intensità • Es. la voce • I suoni di una stessa nota prodotti da un diapason, da un violino o da una tromba sono diversi tra loro per il loro timbro. • I suoni puri sono quelli prodotti da un diapason uno strumento che per la sua proprietà viene usato per accordare gli strumenti musicali Il diapason • È costituito da una sbarretta di acciaio a forma di U, le cui estremità vengono chiamate rebbi, sostenuta da un manico di acciario che è generalmente appoggiato ad una cassetta di legno aperta da un lato. • Colpendo uno dei due rebbi con una sbarretta di metallo, il diapason vibra ed emette un suono puro corrispondente ad una nota precisa: do, re, mi, fa ecc Che differenza c’è tra suono e rumore? • Si ha un suono quando i caratteri distintivi frequenza, intensità e timbro si ripetono con regolarità e sono ordinati e costanti. • Si ha un rumore se i caratteri distintivi sono disordinati e irregolari La risonanza • La risonanza è il particolare fenomeno per cui un corpo, posto vicino a un altro che vibra con una certa frequenza, inizia anch’esso a vibrare con la stessa frequenza. • I due suoni che ne derivano, si uniscono producendo un unico suono rinforzato • La cassetta di legno su cui poggia il diapason serve a sfruttare il fenomeno della risonanza. • Per questo funzione la cassetta di legno viene chiamata cassa di risonanza • Diversi strumenti musicali sono dotati di cassa di risonanza: la chitarra, il mandolino, in banjo La riflessione • La riflessione è il fenomeno per cui, un’onda sonora, se incontra un ostacolo di grandi dimensioni (es. una montagna, un muro..) ritorna indietro • La riflessione delle onde sonore può causare due fenomeni particolari: • L’eco ed il rimbombo L’eco • Se l’ostacolo che riflette il suono è abbastanza lontano (almeno 17 metri), le onde riflesse ci arrivano con un certo ritardo non incontrano le onde emesse e danno origine all’eco che ci permette di ascoltare il suono riflesso senza disturbi Il rimbombo • Se l’ostacolo che riflette il suono è vicino, per esempio le pareti di una stanza vuota, le onde riflesse tornano indietro dopo un brevissimo intervallo di tempo, si mischiano a quelle emesse e danno origine al rimbombo che amplifica e disturba il suono stesso Infrasuoni e ultrasuoni • I suoni che hanno una frequenza compresa tra i 20 e i 20.000 Hz si dicono suoni percettibili. • I suoni che hanno una frequenza inferiore a 20 Hz, detti infrasuoni, non sono udibili perché le vibrazioni dell’aria non hanno la forza per far vibrare il timpano del nostro orecchio • I suoni che hanno una frequenza maggiore di 20.000 Hz dono detti ultrasuoni. Non sono udibili dalle nostre orecchie perché le vibrazioni dell’aria sono talmente elevate che il timpano, non riuscendo a vibrare tanto rapidamente, non entra neppure in vibrazione. • Gli ultrasuoni sono uditi perfettamente dai cani, dai delfini, dai pipistrelli. Il “Bang sonico” • • • • • Perché si dice che un aereo è supersonico? Gli aerei si dicono supersonici perché viaggiano ad una velocità superiore a quella del suono 340m/sec che corrisponde a 1220 Km/h Come mai genera quel boato che viene detto “Bang sonico”? Quando un aereo aumenta la velocità fino a raggiungere e superare la velocità del suono, le onde sonore non fanno in tempo ad allontanarsi, ma gli si accumulano davanti creando una vera e propria barriera detta barriera del suono o muro del suono. Per superare tale barriera, l’aereo supersonico deve aprirsi un varco. Questo determina il forte boato Il sonar SOund Navigation And Ranging = navigazione e misurazione di distanze mediante il suono. SONAR • • • • • Il sonar è una complessa apparecchiatura che permette di misurare le profondità del fondale marino o di localizzare relitti, banchi di pesci, sommergibili ecc. Come funziona? Il sonar, posto sotto la carena di una nave, emette ultrasuoni tramite un dispositivo che registra anche l’istante in cui vengono emessi. Quando le onde sonore arrivano sul fondale marino, vengono riflesse e ritornano alla nave, dove sono captate da un altro dispositivo del sonar che registra anche l’istante del loro arrivo. Misurando l’intervallo di tempo interconso tra l’emissione e la ricezione dell’onda sonora, e conoscendo la velocità di propagazione del suono nell’acqua di mare, si ottiene la misura della profonditò del fondale marino. E’ sufficiente applicare la formula s=vt (s corrisponde ad andata e ritorno) L’ecografia • • • • L’ecografia si basa sulla riflessione del suono. E’ un’importante tecnica diagnostica medica Come funziona? Un apposito strumento invia fasci di ultrasuoni sulla parte del corpo da esaminare. Questi attraversano la pelle e vengono riflessi dall’organo che si sta esaminando. • Le onde vengono rilevate da un apposito strumento e trasformate in immagini;l’ecogramma • L’ecografia è una tecnica innocua che viene eseguita anche sulle donne in gravidanza per seguire lo sviluppo del nascituro ED ORA…..