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Le onde

Le onde sonore

Il suono è prodotto dalla vibrazione di un corpo in un mezzo materiale, come l'aria o l'acqua. Quando un corpo − per esempio, una lamina metallica o la corda di uno strumento musicale − vibra, mette in vibrazione le particelle d'aria (o genericamente quelle del mezzo nel quale è immerso) che gli sono immediatamente adiacenti e trasmette a distanza la vibrazione attraverso un'onda elastica, detta onda sonora (o acustica). Dunque, per propagarsi le onde sonore hanno bisogno di un mezzo materiale, le cui molecole vibrino e trasmettano il segnale sonoro (nel vuoto, infatti, il suono non si propaga).

Quando una corda sollecitata vibra, produce nell'aria circostante una serie ritmica di compressioni e di rarefazioni che si propagano verso l'esterno. Le variazioni della pressione dell'aria attorno a un valore medio, associate alla regolare alternanza di compressioni e rarefazioni, rappresentano l'onda sonora. La perturbazione si allarga in modo concentrico dalla sorgente e, poiché si tratta di un'onda, non vi è trasporto di materia. Le onde sonore sono onde longitudinali, poiché la direzione di vibrazione delle molecole d'aria (o di ogni altro mezzo nel quale si propaghi l'onda) è parallela alla direzione di propagazione dell'onda.

La sorgente di un'onda sonora può essere la vibrazione della corda di una chitarra, dell'ancia di un clarinetto, della membrana di un tamburo o anche la vibrazione delle nostre corde vocali. Negli strumenti a fiato, come il flauto, l'aria che viene soffiata nel bocchino dello strumento mette in vibrazione la colonna d'aria contenuta nello strumento stesso. Nel pianoforte le corde dello strumento vengono percosse da un martelletto e indotte a vibrare. Il pianoforte, poi, funziona da cassa armonica e vibra assieme alle corde: sono le vibrazioni prodotte nell'aria dalla cassa armonica che noi percepiamo come suoni. In un altoparlante le vibrazioni di una membrana sono indotte da impulsi elettrici e a loro volta inducono la vibrazione dell'aria, producendo un suono.

La velocità di propagazione delle onde sonore dipende dal mezzo materiale nel quale si propagano (che può essere ogni mezzo elastico, sia esso un gas, un liquido o un solido). Nell'aria la velocità di propagazione delle onde sonore è di circa 330 m/s, mentre nei liquidi e nei solidi essa è molto maggiore: nell'acqua, per esempio, la velocità di propagazione del suono è di 1400 m/s, mentre nell'acciaio è di circa 6000 m/s. La velocità di propagazione del suono nell'aria è molto inferiore alla velocità di propagazione della luce, che è di circa 300.000 km/s nel vuoto, e questo è il motivo per cui durante un temporale, per esempio, i tuoni associati ai lampi vengono uditi con un certo ritardo di tempo, che dipende dalla distanza alla quale si è verificato il fenomeno. Misurando dopo quanti secondi o frazioni di secondo udiamo un tuono dopo aver visto un lampo, in base alla velocità del suono possiamo calcolare approssimativamente a quale distanza si è prodotto il fulmine.

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