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I 7 principi del suono – parte 1

fonte immagine: https://mmmmaven.com/2015/07/09/ableton-tip-creating-stereo-width-with-the-haas-effect/

Dopo aver analizzato sulla nostra pagina le tipologie e gli effetti delle onde, analizziamo in questa parte della rubrica anche i 7 principi che caratterizzano il suono.

1. ALTEZZA

È il parametro che ci permette di distinguere un suono acuto da uno grave. Dipende dalla frequenza dell’onda sonora. Alte frequenze corrispondono a un suono acuto, basse frequenze a un suono grave.
Il sistema uditivo umano percepisce dai 16 ai 20 000 Hz.
Il congresso di Londra del 1951 ha stabilito la frequenza di un suono di base detto diapason che si riferisce al La3 pari a 440 Hz, che viene utilizzato per l’accordatura di tutti gli strumenti. Giuseppe Verdi invece, insieme a altri musicisti italiani, sosteneva che bisognasse tornare a instaurare 432 vibrazioni per secondo, il cosiddetto “diapason scientifico”, ma questa è un’altra storia.
Si definisce Ottava, l’intervallo che divide due note con frequenze l’una il doppio dell’altra. In un’ottava ci sono sette intervalli di frequenze, ovvero le note musicali. Ogni coppia di note ha un rapporto di frequenze definito. Alcune, come il do e il re, hanno un rapporto che corrisponde a un tono, in altre, come il fa e il mi corrisponde a un semitono.

2. INTENSITÀ

Qualità associata alla forza del suono. Detta anche volume del suono, dipende dalla pressione acustica, generata dalle vibrazioni della sorgente sonora, che viene esercitata sul timpano. È influenzata anche dalla frequenza.
La gestione dell’intensità sonora è detta Dinamica. Per organizzare la composizione in base all’intensità, ci sono dei segni dinamici. Vengono annotate sul pentagramma con apposite sigle in corsivo. Certo non si possono riferire a tutti gli strumenti in maniera uguale. In un’orchestra però è al direttore che spetta il ruolo di equilibrare bene tutti gli strumenti. I segni basilari sono p (piano) e f (forte), poi fra i vari mp (mezzo piano) mf (mezzo forte), ppp , pp, ff, fff etc.
Si può sfruttare la dinamica per creare effetti sonori come la distorsione (dinamica alta). Inoltre si può giocare sulla psicologia della gente. Contrasti dinamici generano alterazioni sull’emozioni dello spettatore.

3. TIMBRO

A parità di altezza e intensità, il timbro ci permette di distinguere due suoni differenti. Per questo possiamo riconoscere chiaramente il suono di due strumenti differenti anche se suonano la stessa frequenza. Viene definito come il colore del suono (es. Klangfarbe in tedesco e tone-colour in inglese) proprio perché il timbro è determinato dallo spettro armonico. Lo spettro sonoro è un grafico che si utilizza nell’analisi di un rumore o di un suono: vi si riportano i livelli sonori in funzione della frequenza.
Il timbro dipende dalla forma dell’onda sonora, determinata dalla sovrapposizione delle onde sinusoidali caratterizzate dai suoni.

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EFFETTO DOPPLER


Dopo la prima e la seconda parte della rubrica riferita allo studio degli effetti delle onde, in questa terza sessione analizzeremo l’Effetto Doppler.

L’effetto Doppler è un fenomeno relativo alla percezione di un qualsiasi tipo d’onda in base al movimento dell’osservatore o della sorgente dell’onda. In acustica, la persona che ascolta riceverà un suono sempre più acuto all’avvicinarsi della sorgente e viceversa. Se sia la sorgente che la persona sono in movimento, dovremmo calcolare l’effetto Doppler analizzando separatamente i due spostamenti.
Si può constatare anche visualmente. Un esempio ci è fornito dalle galassie che si spostano rispetto dalla nostra.

La legge di Hubble

Nel 1929 Edwin Hubble associò l’effetto Doppler al colore che presentavano le galassie. Dedusse che si mostrano a noi con una luce a frequenze inferiori rispetto alla loro frequenza originale se si alontanano (red shift, appaiono di un colore tendente al rosso), a frequenze maggiori rispetto all’originale se si avvicinano (blue shift, tendono al colore blu-viola). Notò quindi che le galassie si stavano separando e che in passato dovevano essere più vicine fra loro. Questo supporta la teoria dell’inflazione dell’universo dopo il Big Bang.

Grazie agli studi di Hubble, gli scienziati possono affermare che l’universo ha circa 13,7 miliardi di anni. Attribuì una relazione lineare tra velocità e distanza delle galassie, denominata legge di Hubble. La costante che determina il tasso di espansione fu chiamata costante di Hubble. Ma con il tempo si scoprì che l’espansione cosmica sta accelerando e quindi non si può attribuire un valore fisso alla costante. Tutto ciò è causato da una forza sconosciuta, detta appunto Energia Oscura.

L’energia oscura è una ipotetica forma di energia non direttamente rilevabile diffusa omogeneamente nello spazio, che potrebbe giustificare, tramite una grande pressione negativa, l’espansione accelerata dell’universo e altre evidenze sperimentali. Si stima che debba rappresentare una gran parte, circa il 68%, della massa energia dell’universo. (Wikipedia)

Fonti:
Prof. E.Modica, “Definizioni sulle onde”, 2010/2011
http://galhassin.it/legge-di-hubble-lemaitre-come-nasce-la-cosmologia-moderna/#:~:text=Una%20legge%20apparentemente%20semplice%20ma,direttamente%20proporzionale%20alla%20loro%20distanza.
https://it.wikipedia.org/wiki/Legge_di_Hubble
https://it.wikipedia.org/wiki/Energia_oscura

Fonte immagine:
https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Doppler

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EFFETTI DELLE ONDE – parte 2

In questa seconda parte della rubrica, in cui analizziamo gli effetti delle onde, ci occuperemo di riflessione, rifrazione e interferenza.

4. RIFLESSIONE

L’onda subisce un cambio di direzione dopo un impatto con un materiale riflettente.
In un campo di radiazione elettromagnetica, l’energia viene in parte assorbita dal corpo che viene colpito, in parte viene riflessa e in parte trasmessa. La somma delle quantità di energia è uguale a quella iniziale, per il principio di conservazione dell’energia.
Può essere classificata a seconda del tipo di riflessione. Può essere:
• spettrale per indicare la radiazione monocromatica, cioè considerata lunghezza d’onda per lunghezza d’onda;
• radiante (contrapposto a luminosa) per indicare che la radiazione è data in termini di energia totale, cioè è espressa mediante grandezze radiometriche;
• luminosa (contrapposto a radiante) per indicare che la radiazione è pesata secondo la funzione di efficienza luminosa dell’occhio, cioè è espressa in grandezze fotometriche.

La riflessione può avvenire:
• specularmente (riflessione speculare o regolare) cioè in un’unica direzione
• diffusamente (riflessione diffusa) cioè in varie direzioni.
Se prendiamo in considerazione le onde elettromagnetiche, secondo il principio di Fermat possiamo affermare che “Il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale al piano nel punto di incidenza giacciono sullo stesso piano” e per il principio di Huygens-Fresnel, “L’angolo di incidenza e l’angolo di riflessione sono uguali”.
Un’onda elettromagnetica riflessa può subire uno sfasamento. Questo dipende dagli indici di rifrazione del mezzo nel quale viaggia la luce (n1) e del mezzo oltre la superficie riflettente (n2):
Se n1 > n2 non c’è sfasamento;
Se n1 < n2 la radiazione riflessa è sfasata di π, cioè di mezza lunghezza d’onda.
Questo meccanismo, è utilizzato per la misurazione delle onde gravitazionali nei progetti VIRGO e LIGO, di cui parleremo nei prossimi articoli.

riflessione
fonte immagine: https://www.chimica-online.it/fisica/riflessione.htm

5. RIFRAZIONE

rifrazione

Quando l’onda incontra un altro mezzo di propagazione e la sua velocità di propagazione cambia, subisce una deviazione. Un classico esempio è quello che si nota nella rifrazione della luce quando immergiamo qualcosa nell’acqua. L’oggetto sembra spezzato proprio per la rifrazione. Stessa cosa accade anche ad altri tipi di onde, come quelle del mare a profondità diverse. Questo fenomeno è alla base dell’invenzione delle lenti, ma anche la causa degli arcobaleni. In questo caso la luce passa per un prisma (es. gocce d’acqua) che scompone la luce bianca nei vari colori.

6. INTERFERENZA

Quando in un punto si sovrappongono due o più onde si genera un’interferenza.
In questo caso l’ampiezza della nuova onda può variare da un minimo in cui non si presenta nessun fenomeno ondulatorio, e un massimo, in cui il valore dell’ampiezza è la somma delle intensità.
L’interferenza può essere:
– Costruttiva: l’intensità risultante è maggiore di ogni singola intensità
– Distruttiva: l’intensità risultante è minore di ogni singola intensità

effetti delle onde

fonti:
https://www.chimica-online.it/fisica/riflessione.htm
https://it.wikipedia.org/wiki/Onda

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EFFETTI DELLE ONDE – parte 1

effetti delle onde
fonte immagine: https://corkartstheatre.com/event/dark-side-of-the-moon/

Analizzeremo nei prossimi articoli gli effetti delle onde. In questo articolo in particolare andremo a descrivere l’attenuazione, la diffrazione e la dispersione.

1. ATTENUAZIONE

È una riduzione di ampiezza in funzione della distanza percorsa nel mezzo, dovuta in genere alla cessione di energia dell’onda al mezzo di propagazione. Sarebbe il corrispettivo dell’azione dell’attrito in un sistema meccanico.
In acustica, per attenuazione si intende una diminuzione in ampiezza subita da un’onda sonora in dipendenza delle caratteristiche proprie, della sorgente e di quelle del mezzo che attraversa.
Nel campo dell’ottica si parla di attenuazione della luce in propagazione dalla sorgente luminosa al punto di osservazione o del segnale laser in una fibra ottica per effetto dell’assorbimento ottico.
In sismologia lo stesso concetto vale per le onde sismiche che si propagano nel terreno.
È presente in tutti i fenomeni fisici dato che è una conseguenza della dissipazione o dell’assorbimento dell’energia.

2. DIFFRAZIONE

L’onda viene deviata da un’apertura (fenditura) di dimensioni uguali o minori della lunghezza d’onda. Possiamo spiegare il fenomeno con il principio di Huygens-Fresnel:
“Ogni elemento dΣ di un fronte d’onda Σ si può considerare formalmente come una sorgente secondaria di onde sferiche in fase con la primaria e di ampiezza proporzionale a quella dell’onda primaria e all’area dΣ. La perturbazione prodotta in un punto dello spazio si può sempre ottenere come sovrapposizione di tutte le onde sferiche secondarie che raggiungono quel punto.” (fig.1)
Questo significa che ogni punto della fenditura diventa una sorgente di onde che si propagano in tutte le direzioni dello spazio. Nel fenomeno luminoso si può riscontrare meglio l’effetto della diffrazione. L’interferenza fra le onde sferiche che si formano tramite la fenditura, infatti, produce un’alternanza di zone luminose e scure, generando un’interferenza. Si può osservare in natura nella corazza di alcuni coleotteri, nella coda del pavone, nell’ombra di un oggetto, ma anche nell’effetto arcobaleno nella parte inferiore di un cd, o nell’alone solare e lunare.

Diffrazione della luce
fig.1
fonte immagine:
https://www.chimica-online.it/fisica/riflessione.htm

5. DISPERSIONE

Ogni tipo di onda, che venga a contatto con un mezzo dispersivo, può essere soggetta alla dispersione. Si tratta di un fenomeno che causa la separazione dell’onda in diverse componenti con diversa lunghezza d’onda. L’esempio più classico è visibile con la luce, che viene scomposta da un prisma in componenti spettrali che si propagano con modalità differenti e generalmente con cammini diversi.
Dipende da:
– Dispersione di materiale: il materiale reagisce a seconda della frequenza delle onde:
– Dispersione di guida d’onda: la velocità dell’onda nella guida dipende dalla sua frequenza.
La dispersione della luce nel vetro di un prisma è usata per costruire spettrometri e spettroradiometri. Sono utilizzati anche reticoli olografici, poiché consentono una discriminazione più accurata delle lunghezze d’onda. La dispersione nelle lenti produce l’aberrazione cromatica, un effetto indesiderato che può distorcere la immagini in microscopi, telescopi ed obiettivi fotografici.

IL COLORE ::::: Fisica :::::
fig.2
Fonte immagine: http://www.serper.it/colore/fisica3.htm

fonti:
http://www.serper.it/colore/fisica3.htm
https://it.wikipedia.org/wiki/Onda#Effetti
https://www.phys.uniroma1.it/fisica/sites/default/files/file_PLS/Diffrazione_prof.pdf

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TIPOLOGIE D’ONDA

In questo articolo, lo studio si concentra sull’analisi delle varie tipologie d’onda. Possiamo classificare le onde in base al mezzo e la direzione di propagazione e in base alla forma del loro fronte d’onda.


1. MEZZI DI PROPAGAZIONE

Le onde si dividono in de grandi categorie a seconda del mezzo in cui si propagano:

1.1. ONDE MECCANICHE: sono onde che hanno bisogno di un mezzo materiale per diffondersi, sprigionando energia meccanica.
Si dividono a loro volta in:
• Onde sonore: la loro perturbazione consiste nella variazione della pressione
• Onde elastiche: si propagano in un mezzo elastico (corda tesa, molla…)

1.2. ONDE ELETTROMAGNETICHE:
Non hanno bisogno di un mezzo materiale, si diffondono anche nel “vuoto”. Con la loro propagazione si può notare una variazione dell’intensità del loro campo elettrico o magnetico. Sono onde elettromagnetiche la luce, le onde radio, i raggi X etc.

2. DIREZIONE DI PROPAGAZIONE

In un’onda trasversale il raggio di propagazione e la direzione del moto delle molecole individuano un piano di vibrazione o di polarizzazione. Se esso rimane fisso, senza ruotare, si parla di onda polarizzata.
Anche le onde elettromagnetiche hanno lo stesso comportamento. Si tratta sempre di onde trasversali a due dimensioni.

2.1. ONDE LONGITUDINALI: l’onda si propaga in direzione parallela rispetto all’elemento che la genera.
Sono onde longitudinali le onde sonore e le onde sismiche di tipo P. Al loro passaggio le particelle del materiale attraversato compiono un moto oscillatorio nella direzione di propagazione dell’onda. In un terremoto, sono le onde che per prime vengono avvertite, da cui il nome di Onda P (Primaria).

2.2. ONDE TRASVERSALI: l’onda si propaga in direzione perpendicolare rispetto all’elemento che vibra. Includono il moto dei campi elettrici e magnetici e le onde sismiche di tipo S. Queste ultime durante un terremoto, vengono registrate dopo le onde P. Per intendere il loro comportamento, si può immaginare una corda di lunghezza finita, che viene fatta oscillare muovendone le due estremità. Questo tipo di onde non possono propagarsi in mezzi fluidi, in cui il modulo di rigidità è nullo.

2.3. ONDE MISTE: il moto di vibrazione avviene in tutte le direzioni.

3. FORMA DEL FRONTE D’ONDA

Con il termine fronte d’onda si intende l’insieme di tutti i punti che vibrano allo stesso modo in fase tra di loro e presi in un certo istante, essi si saranno spostati esattamente della stessa distanza dalla posizione di equilibrio.

3.1. ONDE PIANE: onde che hanno come fronte d’onda una retta; un’onda piana è un’onda a frequenza costante i cui fronti d’onda sono infiniti piani paralleli perpendicolari alla direzione di propagazione, e la cui ampiezza picco-picco è costante.

3.2. ONDE CIRCOLARI: onde che hanno come fronte d’onda una circonferenza (per esempio le onde generate da un sasso che cade in acqua);

3.3. ONDE SFERICHE: onde che hanno come fronte d’onda una sfera (per esempio
le onde sonore, le onde luminose, etc.); un’onda sferica è tale quando la sorgente dell’onda è puntiforme in modo che il fronte d’onda si propaghi in proporzione alla distanza r dalla sorgente.

fonti:
https://it.wikipedia.org/wiki/Onda
https://it.wikipedia.org/wiki/Radiazione_elettromagnetica
https://it.wikipedia.org/wiki/Onde_sismiche#:~:text=Le%20onde%20sismiche%20sono%20onde,forma%20di%20energizzazione%20del%20terreno.
https://www.chimica-online.it/fisica/fronte-d-onda.htm#:~:text=Il%20fronte%20d’onda%20(o,distanza%20dalla%20posizione%20di%20equilibrio.


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Che cos’è un’onda? – Parametri

Per capire bene cos’è un’onda ( https://frequenze.altervista.org/che-cose-unonda/?fbclid=IwAR0LdptblD-XdC3r0ST5xTra_4g44GU9uTvQl7cVOK6lRyT4BrZIDntqSPY ), in questo articolo andremo a elencare i parametri di un’onda.

1. AMPIEZZA D’ONDA

Possiamo definire l’ampiezza d’onda come la massima variazione di una grandezza in un’oscillazione. È la differenza fra il valore massimo (cresta) e il valore di equilibrio.

2. LUNGHEZZA D’ONDA

È la distanza tra due creste o due ventri d’onda. Il simbolo usato per esprimere la grandezza è la lettera greca λ (lambda)

λ=v/f

3. PERIODO

È il tempo che impiega l’onda a effettuare un’oscillazione, tornano alla sua posizione iniziale. È quindi l’intervallo temporale corrispondente alla lunghezza d’onda. Si indica con T, ed è misurato in secondi (s)

T=λ/v

4. FREQUENZA

È l’inverso del Periodo (T). Si può quindi misurare così:

f=1/T

Si misura in Hertz (Hz). Si deduce quindi che 1 Hz è uguale a 1/s.

In un fenomeno periodico la frequenza si riferisce al numero di eventi che si ripetono nell’unità di tempo. Nelle onde elettromagnetiche la frequenza corrisponde al numero di cicli d’onda che passano per un dato punto nell’unità di tempo.

5. FASE

Si tratta di un particolare istante durante lo svolgersi di un fenomeno periodico, sia esso un moto o un segnale elettrico, che viene misurato tramite un angolo, detto angolo di fase.

Quando si considerano due segnali sinusoidali aventi la stessa frequenza, si può poi parlare di differenza di fase o sfasamento, intendendo con ciò da un punto di vista matematico la differenza tra le due costanti di fase.

6. VELOCITÀ DI PROPAGAZIONE

È il rapporto fra la distanza percorsa dall’onda e il tempo trascorso

v=λ/T

7. DIREZIONE

Si chiama direzione o raggio di propagazione qualsiasi semiretta che va dalla sorgente ad un altro punto investito dall’onda.

Dopo aver visto i parametri di un’onda, nel prossimo articolo analizzeremo le varie tipologie d’onda esistenti.

fonti:

http://www.sapere.it/sapere/strumenti/studiafacile/fisica/Le-onde/I-fenomeni-ondulatori/Caratteristiche-delle-onde.html

https://it.wikipedia.org/wiki/Onda

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Che cos’è un’onda?

Per iniziare a parlare di frequenze, vibrazioni e dello studio che sta portando alla consapevolezza dell’importanza del suono nelle nostre vite ( https://frequenze.altervista.org/2020-anno-internazionale-del-suono-unesco/ ) , per prima cosa dobbiamo capire che cos’è un’onda e quali sono le caratteristiche fisiche che derivano da questo fenomeno. Analizzeremo i parametri, gli effetti e le tipologie d’onda, per avere una consapevolezza maggiore. Infatti, se tutto è in continua vibrazione, gli stessi principi si possono applicare a tutta la materia e a quanto è presente nell’universo!

La parola deriva dal latino “unda”, riferita alle increspature dell’acqua. Si associa ad una radice indoeuropea uód- (acqua) da cui derivano molte parole moderne. (Sanscrito: udnah, Hittita watar, Gotico wato, Inglese water, Tedesco Wasser, Fiammingo water, Lituano vanduo, Gaelico uisge, Russo voda). Nel greco antico divenne hýdōr, riconoscibile in molte parole italiane relative all’acqua che iniziano per idr-. Ma nonostante tutti questi collegamenti etimologici con l’acqua, il termine onda in fisica si estende a più campi. A seconda del tipo di onda, della direzione e del mezzo di propagazione possiamo definire in modo differente questo fenomeno.

Definizione

Quindi… che cos’è un’onda?

Dicesi onda (wave) la propagazione di una perturbazione con trasporto di energia ma non di materia.

Dal punto di vista energetico, poiché un’onda viene generata dalle proprietà elastiche della materia, osserviamo che nel suo processo oscillatorio abbiamo una continua conversione di energia cinetica in potenziale e viceversa. In un istante generico saranno presenti tutte e due le forme di energia.

L’onda produce una vibrazione, che può essere definita come un’oscillazione attorno ad un punto d’equilibrio. Possono essere casuali o periodiche. Quest’ultime generano una frequenza, che viene misurata in Hertz (Hz), ovvero quante volte in un secondo, si ripete la stessa vibrazione.

Fonti:

La Nuova Fisica: Meccanica, Antimo Palano

http://www.ba.infn.it/~palano/lab/book_lab/it/Chap_7/sec_6/node1.html

Istituto Provinciale di Cultura e Lingue “Ninni Cassarà”, Definizioni sulle onde Prof. E. Modica

http://www.galois.it/drupal/materiali/scuole/ipcl/vd/onde

http://fisicaondemusica.unimore.it/Cos_un_onda.html

Piazza Laura, “Acustica Architettonica”

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Dall’armonia cosmica alla fisica quantistica

La distanza di frequenze che divide una nota da un’altra può essere paragonata allo spazio infinitamente piccolo che esiste fra un atomo e l’altro, cosi come a quello tra una stella e un’altra. Spazio e Tempo. Vedremo che sono concetti relativi. Tutto dipende dal punto di vista da cui si guarda il mondo.

Da uno studio delle potenzialità del suono è nato Frequenze. Concepito come progetto artistico, grazie alle conoscenze di tutto coloro che contribuiscono all’iniziativa, è diventato qualcosa di più. Frequenze è rispetto della natura, è arte, è valorizzazione del territorio, è musica, è scoperta, è sport… Dalla rievocazione delle tradizioni dei pastori abruzzesi alla raccolta dello Zafferano, dal festival di musica, arte e natura, alla meditazione sonora con il Didjeridoo. Questo e molto altro saremo pronti a proporvi in futuro. Un percorso che affronteremo insieme per vivere l’Abruzzo e le sue meraviglie. Vi proporremmo eventi che favoriranno lo sviluppo culturale, artistico e sociale del nostro territorio.

Tecnologia e cultura

Ma in questa discussa era caratterizzata dall’uso frenetico della tecnologia, ormai alla portata di tutti, anche i social hanno inevitabilmente un peso enorme sulla società. Possono essere un’arma a doppio taglio: si può sprofondare in una dipendenza patologica che influisce inevitabilmente sul nostro umore giornaliero, oppure si può usufruire intelligentemente di questo nuovo sistema di comunicazione. Noi abbiamo scelto la rete per alimentare la produzione di contenuti che favoriscano la cultura. Le ricerche portate avanti dai ragazzi di Frequenze, possono dare un contributo non solo tramite gli eventi che organizzeremo, ma anche grazie ad articoli che pubblicheremo online. Saranno proprio le nostre differenze a permetterci di approfondire tematiche di vario genere.

La fisica ci insegna che quando in un punto si sovrappongono due o più onde si genera un’interferenza. In questo caso l’ampiezza della nuova onda può variare da un minimo in cui non si presenta nessun fenomeno ondulatorio (interferenza distruttiva), e un massimo, in cui il valore dell’ampiezza è la somma delle intensità (interferenza costruttiva). In qualunque caso però, l’incontro di più onde genera uno scenario del tutto nuovo, diverso dal precedente. Affinché questa interferenza sia costruttiva, sarà fondamentale anche il vostro contributo.

Vi invitiamo quindi a seguirci sul nostro sito internet e sulla pagina fb di Frequenze (https://www.facebook.com/frequenze.gransasso), per leggere i nostri articoli e seguire i nostri eventi! Una delle prime tematiche che vogliamo proporvi è sicuramente lo studio che ha portato a far nascere il progetto, da cui abbiamo anche scelto il nome. In occasione dell’Anno Internazionale del Suono (https://frequenze.altervista.org/2020-anno-internazionale-del-suono-unesco/ ), parleremo degli effetti che le onde sonore hanno sul nostro corpo. Sarà un viaggio alla scoperta delle potenzialità del suono, dall’onda che generò l’intero universo, fino agli studi della fisica quantistica. Studi che stanno portando alla luce un nuovo modo di intendere la realtà:

Tutto è in continua vibrazione. Tutto pulsa a diverse… frequenze!