Richiami di acustica

Lezioni del corso di Gestione e Manutenzione delle Pavimentazioni Stradali
Richiami di acustica
Prof. Ing. Francesco Canestrari
Richiami di acustica
Dipartimento ICEA – Sezione Infrastrutture – Università Politecnica delle Marche
Prof. Ing. Francesco Canestrari
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Richiami di acustica
I FENOMENO SONORO
IL
COMPRESSIONI
RAREFAZIONI
FENOMENO SONORO
MEZZO
ELASTICO
•
Trasmissione d’energia,
g
attraverso un mezzo elastico,
sotto forma di vibrazioni.
+
•
Perturbazione di pressione di
natura ondosa che si manifesta,
i un punto
in
t di osservazione
i
a
distanza dalla sorgente, come
rapida successione di
compressioni e rarefazioni.
SORGENTE
SONORA
Di tipo MECCANICO: generiche superfici vibranti
(es casse acustiche)
(es.
Di tipo AERODINAMICO: perturbazioni di pressione create da
forze aerodinamiche
(es. aria mossa da un ventaglio)
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IL
I FENOMENO SONORO:
SONORO LE
E CARATTERISTICHE DEL
DE SUONO
Le forme d’onda possono essere molto complicate,
ma derivano
derivano, in ogni caso
caso, da composizioni di una
forma d’onda elementare:
f
FREQUENZA
[Hz]
n° cicli compiuti in 1 sec
PERIODO
[sec]
T
1
f
LUNGHEZZA
D’ONDA
[m]

C
f
AMPIEZZA
[dB]
A
Tempo impiegato per
compiere un giro completo
Distanza
Di
t
tra
t due
d punti
ti omologhi
l hi
= 344 m/s
C= Velocità del
suono nell’aria
Massimo spostamento
dall’asse orizzontale
Sensazione sonora percepita dal sistema
orecchio/cervello (non misurabile fisicamente)
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IL
I FENOMENO SONORO:
SONORO LE
E CARATTERISTICHE DEL
DE SUONO
Un suono corrispondente ad una
variazione perfettamente sinusoidale
della p
pressione con un’unica
frequenza è detto TONO PURO
In realtà la maggior parte dei
suoni è una composizione di varie
frequenze e cioè di suoni
perfettamente sinusoidali:
SUONI COMPLESSI
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I FENOMENO SONORO:
IL
SONORO ANALISI
ANA ISI ACUSTICA DI UN SUONO
SPETTRO DI UN SUONO:
Composizione in frequenza del suono in diagrammi
energia-frequenza, livello sonoro-frequenza
Solitamente lo spettro del rumore
viene costruito per bande,
suddividendo le frequenze acustiche
in intervalli [fi,fs] di:
• 1/1 ottava
fs= 2 fi
• 1/3 ottava
fs= 21/3 fi
SPETTRO ACUSTICO:
f
tra analisi in banda stretta, in bande di ottava e
confronto
in bande di terzi di ottava
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I FENOMENO SONORO:
IL
SONORO LA
A SENSIBILITA’
SENSIBI ITA’ DELL’ORECCHIO
DE ’ORECCHIO UMANO
PERCEZIONE
SONORA
20 Hz<f<20 KHz
Le potenze e le intensità sonore
associate ai fenomeni che l’orecchio
umano può percepire hanno
un’ampia dinamica:
1
pW
m2
pW
W

1
m2
m2
20Pa  20 Pa
1
Soglia
d’udibilità
Soglia del
dolore
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LIVELLO DI PRESSIONE SONORA ─ SPL
(Sound Pressure Level)
(S
Espressione dell’ampiezza
dell ampiezza del
suono
LIVELLO DI PRESSIONE SONORA
Lp (dB)
• La relazione che lega
g la sensazione sonora
al fenomeno che l’ha generata è di tipo
esponenziale
• Il campo di variabilità delle grandezze
acustiche è molto ampio
 p2 

L p  10 log
2
p 
 ref 
SCALA LOGARITMICA
Misura\assoluta
[Pa]
Misura relativa
[dB]
Si prende come riferimento il
limite inferiore dell’intervallo di
percettibilità
P = pressione sonora d’interesse
d interesse
Pref = soglia d’udibilità a 1000 Hz di = 20·10-6 Pa
un individuo medio giovane
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LIVELLO DI PRESSIONE SONORA ─ SPL:
SPL SOMMA DI LIVELLI SONORI
(Sound Pressure Level)
(S
Dato il livello di pressione sonora Lp, generato da una
sorgente:
Lp
Lp = 10 log10 (pi2/pref2)
i
p i2
10
 10
p 2ref
Raddoppiando la sorgente, la combinazione degli effetti
di più cause rispetta la seguente legge:
Lp 2
1
 Lp
L1,2  10 log
l 10 10  10 10





se Lp1 = Lp2 :
Lp


Lp1,2  10 log  2 10 10   10 log 2  Lp  3  Lp


Livelli di Pressione Sonora per alcune
tipiche sorgenti di rumore
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LIVELLO DI PRESSIONE SONORA ─ SPL:
SPL SOMMA DI LIVELLI SONORI
(Sound Pressure Level)
(S
Dato il livello di pressione sonora Lp, generato da una
sorgente:
Lp
Lp = 10 log10 (pi2/pref2)
i
p i2
10
 10
p 2ref
Raddoppiando la sorgente, la combinazione degli effetti
di più cause segue la seguente legge:
Lp 2
1
 Lp
L1,2  10 log
l 10 10  10 10





se Lp1 = Lp2 :
Lp


Lp1,2  10 log  2 10 10   10 log 2  Lp  3  Lp


RADDOPPIO
SORGENTE
Livelli di Pressione Sonora per alcune
tipiche sorgenti di rumore
Incremento
di 3 dB
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I FENOMENO SONORO:
IL
SONORO ANALISI
ANA ISI ACUSTICA DI UN SUONO
La SENSIBILITA’ dell’orecchio
umano è funzione di 2 variabili
principali:
1. FREQUENZA del suono
2. LIVELLO DI PRESSIONE
SONORA
Suoni di stessa intensità ma
frequenza diversa vengono
percepiti dall’orecchio in
modo diverso
CURVE ISOFONICHE:
• Costruite statisticamente sulla
b
base
d
dell comportamento
t
t
dell’orecchio medio.
• Uniscono i punti rappresentanti
suoni puri che, alle diverse
frequenze danno la stessa
frequenze,
sensazione uditiva.
• Zona di maggior sensibilità:
1000~4000Hz
• Il valore di sensazione viene
espresso in PHON (indice che
qualifica l’intensità soggettiva):
effetto acustico di 1dB ad una
frequenza
eque a d
di 1000Hz.
000
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SCALE
SCA E DI PONDERAZIONE
dB REALI
Livello rilevato da uno
strumento ad una
certa frequenza
CURVE DI
PONDERAZIONE
Riproducono
p
le caratteristiche di sensibilità
dell’orecchio umano, approssimando curve
isofoniche a diversi livelli
dB corrispondenti
alla SENSAZIONE
FISIOLOGICA
dell’uomo
Ponderazione A ( isofonica a 40 phon)
Ponderazione B ( isofonica a 70 phon)
Ponderazione C ( isofonica a 100 phon)
• La curva A risulta quella, in media, meglio
correlata con la risposta soggettiva umana ai livelli
medio bassi di rumore di nostro interesse (fino a
50─60 dB).
• La ponderazione dello spettro sonoro viene
effettuata sommando algebricamente i relativi
coefficienti correttivi ai livelli sonori di ciascuna banda
di frequenza:
L pA
 N L pi Ci 
 10 Log 10 10 
 i

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LIVELLO SONORO EQUIVALENTE CONTINUO─
CONTINUO─Lequ
L
p
rumore continuo stazionario che,, nell’intervallo di tempo
p
Livello sonoro di un ipotetico
considerato e in un assegnato punto d’osservazione, erogherebbe una quantità di energia sonora
(valutata in curva di ponderazione A) pari a quella effettivamente erogata dal rumore fluttuante
nel medesimo intervallo di tempo.
PA(t )= pressione sonora del
rumore fluttuante in
esame in curva di
ponderazione A
Pref = pressione sonora di
riferimento
T= Tempo totale di osservazione
 1 T  P (t ) 2 
Lequ  10Log   A  dt
T 0  Pref  


INDICE MOLTO USATO PER LA VALUTAZIONE
DELL’INQUINAMENTO ACUSTICO
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TRAFFIC NOISE INDEX ─TNI
Indice di rumore che INTERPRETA PIENAMENTE LE ESIGENZE DI MISURAZIONE DEL
RUMORE PRODOTTO DAL TRAFFICO:
TNI  4  ( L10  L90 )  L90  30dBA
L10, L90 = LIVELLI STATISTICI
%
DI PRESSIONE
ACUSTICA che
L10
esprimono in dBA il
livello superato per il 10%
e il 90% del tempo.
L90
L10 =
dBA
L90 =
f
f
( RUMORI DI PICCO )
( RUMORI DI FONDO )
( L10 – L90 ) = CLIMA DI RUMORE = Fluttuazione “PICCHI-FONDO”
PICCHI FONDO
( Fattore incluso nel TNI strettamente correlato al disturbo
provocato dalla RUMOROSITA’ DA TRAFFICO URBANO )
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