I SEGRETI DEL SUONO

di Laura De Vita (IIIF)

Comincio questo articolo con una domanda che conosciamo tutti: se un albero cade nella foresta, ma non c’è nessuno intorno, la caduta produce comunque un suono? La risposta è…*rullo di tamburi* assolutamente sì; ma andiamo a vedere nel dettaglio come funziona. 

Cos’è il suono? Il suono non è una sostanza o un materiale, non ha un colore o un sapore, ma è una perturbazione meccanica del mezzo in cui si propaga, ovvero, il suono si manifesta tramite gli effetti che produce nell’ambiente che lo circonda, un po’come i buchi neri… o il patriarcato…

Da cosa nasce? Il suono nasce dalla vibrazione di un corpo, il quale a sua volta mette in oscillazione le molecole del mezzo in cui si propaga. Ad esempio, quando andiamo a pizzicare le stringhe di una chitarra, essere vibrano, questa vibrazione perturba le molecole d’aria intorno alle corde e così produce un suono che arriva poi alle nostre orecchie (1). Ok Bob basta così.

Come si propaga? Come già detto, il suono si propaga attraverso un mezzo, uno qualsiasi, sotto forma di onda. Per visualizzare meglio, osserviamo la mia cavia-EHM, il mio assistente Bob2, ovvero un clone di Bob dato che quello originale è arrabbiato con me perché gli ho preso la chitarra. Comunque, Bob2 ha in ognuna delle sue mani un sasso, che chiameremo sasso A e sasso B, che lancerà all’interno di un laghetto (2), OH NO BOB FA ATTENZIONE!

Povero Bob…VABBE succede. Comunque, possiamo notare come i due sassi e Bob, cadendo in acqua, increspano la sua superfice e creano delle onde concentriche, ovvero onde che si propagano nello stesso modo in tutte le direzioni dello spazio. Il suono si muove esattamente in questo modo. Va notato però che le onde sonore non spostano le particelle nel mezzo, ma trasferiscono l’energia lungo di esse secondo un moto oscillatorio che possiamo rappresentare con una funzione sinusoidale.

La velocità. La velocità delle onde sonore dipende dalle qualità del mezzo in cui si propagano, questo perché fisicamente l’onda consiste nel susseguirsi di pressioni e depressioni, quindi le particelle oscillano rispetto una posizione media e trasferiscono l’energia dell’onda lungo di esse, dunque le qualità del mezzo influenzano questo movimento. La formula generica che descrive la velocità è: velocità =  √(rigidità/densità) di conseguenza dobbiamo tener conto di:

• La rigidità: il suono si muove più velocemente in oggetti rigidi e meno velocemente in oggetti elastici. Per visualizzare la cosa immaginiamo che il suono sia Bob che cammina, ma dato che Bob2 è ad asciugarsi per l’incidente di prima… vi presento Bob3. Ora, per Bob3 è molto più facile camminare sul pavimento che su un trampolino no? (3) … Oh no Bob3!… Oops, forse avrei dovuto avvisarlo…

VAABBE, In ogni caso, questo vale anche per il suono, questo perché, dato che si manifesta come un’oscillazione, più il mezzo è elastico, più l’oscillazione sarà grande, e quindi servirà più tempo per attraversarlo, dunque la velocità sarà minore.

• La densità: all’aumentare della densità del materiale la velocità diminuisce. In realtà questo valore è strettamente legato alla rigidità del materiale, questo perché i materiali molto rigidi, sono di conseguenza anche molto densi, infatti, dalle misurazioni è risultato che il suono viaggia a 5120 m/s nel ferro (molto denso ma molto rigido) e a 344 m/s nell’aria (poco densa ma anche poco rigida), dunque per quanto la densità abbia un effetto sulla velocità, non è determinante.
• La temperatura: un altro fattore da tenere in conto è la temperatura, poiché è stato registrato che al suo aumentare, il suono viaggia più velocemente. Per capire, dobbiamo visualizzare la temperatura come la vibrazione degli atomi, più la temperatura è alta, più gli atomi sono agitati, quindi vibrano più velocemente, dunque permettono alle oscillazioni di propagarsi più facilmente e quindi più velocemente.

Il suono dell’universo. Il suono per “viaggiare” deve necessariamente avere un mezzo attraverso il quale farlo, ad esempio, noi non possiamo sentire suoni provenienti dallo spazio, proprio perché esso e vuoto, dunque le onde non hanno un mezzo nel quale passare. Questo è proprio un peccato, poiché vi è l’idea che i vari elementi del nostro universo emettano dei suoni bellissimi, quasi angelici, ma che non possiamo ascoltare. Ho comunque una buona notizia! Nel 2023 la NASA ha pubblicato il risultato di una scoperta fatta 20 anni prima, dove le perturbazioni generate da un buco nero nei gas di un ammasso di galassie venivano trasformate in onde sonore grazie a una tecnica detta “sonificazione”. Sfortunatamente però, il suono in questione raggiungeva delle note così basse da non poter essere ascoltato dall’orecchio umano, dunque hanno dovuto aumentarlo di varie decine di ottave; in ogni caso è un qualcosa di incredibile e vi lascio il link per ascoltarlo (https://youtu.be/ioR5np1fmEc). Nel caso non riusciate ad ascoltarlo vi presento una rappresentazione molto accurata di un buco nero canterino… Bob4 non andarci troppo vicino per favore… NOOO BOB4…ma che è oggi con tutti questi incidenti?? Bah.

Un piccolo esperimento. È vero che in precedenza ho detto che il suono è invisibile…ma in realtà possiamo fare un piccolo esperimento per “vederlo”. Per fare ciò abbiamo bisogno di alcune cose: una cassa bluetooth (anche una di quelle del computer va bene) collegata a un dispositivo connesso a Internet, della carta e le vostre belle manine:

• posizionare la cassa bluetooth con l’altoparlante rivolto verso l’alto
• strappare con le vostre belle manine la carta in pezzettini piccoli, grandi circa quanto una tic tac. In caso non ci riuscite con le mani, usate delle forbici CON PUNTA ARROTONDATA (sennò Giovanni Muciaccia si arrabbia)
• posizionare i pezzettini di carta sull’altoparlante
• scegliere una canzone da far riprodurre alla cassa a tutto volume, non importa quale sia basta che abbia un “boosted bass” per un risultato certo. Io ho usato la prima canzone che ho trovato su youtube che è questa: “Stromae – Alors On Danse (Dubdogz Remix) (Bass Boosted)” (https://www.youtube.com/watch?v=Rwf8eS3isWk&ab_channel=CarMusic) la parte che ci serve si trova al minuto 0:55
• far partire la canzone e osservare i pezzettini di carta che si muovono, questo avviene perché il suono causa una perturbazione nell’aria che li porta a muoversi

In caso l’esperimento non funzionasse i motivi potrebbero essere 3: la cassa non è al massimo volume, i pezzettini di carta sono troppo grandi o siete nello spazio.

ATTENZIONE: si consiglia di eseguire l’esperimento in tempi appropriati dato l’alto volume necessario… non fate come me, che non mi ero accorta che mia sorella stava dormendo, causando così il suo improvviso risveglio e portando alla funesta ira della Stefanide sorella che infiniti dolori addusse alla sottoscritta… fate attenzione… lo dico per voi…

In conclusione. Ora spero vi sia ben chiaro il perché l’albero faccia rumore! Come sempre, sarebbe stato bello poter parlare di tutte le stranezze che circondano questo magico fenomeno che è il suono, come l’eco, ma questo articolo è già fin troppo lungo; se volete saperne di più ho lascito qui sotto le fonti, siete liberi di visitarle e anche di farmi domande. Spero che questo articolo vi sia piaciuto e alla prossima!

(P.S. Numerosi Bob sono stati maltrattati nella composizione di questo articolo per ciò sono stati profumatamente ricompensati con delle caramelle… per favore non contattate l’INAIL).

fonti:

https://www.nasa.gov/universe/new-nasa-black-hole-sonifications-with-a-remix/

https://youtu.be/ioR5np1fmEc

https://www.unipa.it/strutture/laureescientifiche/.content/documenti_seminari/Passante_FisicaSuono.pdf

https://www.studenti.it/il-suono-definizione-e-caratteristiche.html

https://www.studenti.it/suono.html

https://sapere.virgilio.it/scuola/medie/fisica/onde-suoni/propagazione-suono

https://doc.studenti.it/vedi_tutto/index.php?h=a10a4aba&pag=2

https://www.studenti.it/timbro.html

https://www.studenti.it/vibrazioni.html

https://fisica.campusnet.unito.it/didattica/att/c2ec.5809.file.pdf

http://pcfarina.eng.unipr.it/dispense01/peracchi131547/peracchi131547.htm#:~:text=Essa%20rappresenta%20lo%20spostamento%20massimo,intensit%C3%A0%20del%20suono%20che%20percepiamo.