L'Energia e il Suono
Per iniziare a parlare di suono in modo semplice, partiamo dicendo che i suoni si propagano nell'aria come delle onde sferiche: a partire da un punto, ossia la sorgente del suono, le particelle di aria che ci sono intorno a quel punto subiscono delle piccole vibrazioni. L'energia sprigionata dalla sorgente si distribuisce su una sfera e si espande, allontanandosi dal punto in cui è stata generata.
Come puoi immaginare, se sulla superficie di una sfera è contenuta una certa quantità E di energia, mano a mano che la sfera diventa più grande, l'energia diventa più "rarefatta". Succede la stessa cosa quando, seduti su un gommone, subiamo le onde dovute al passaggio di un motoscafo: se il motoscafo passa molto lontano percepiamo onde molto deboli (rarefatte), se invece il motoscafo ci passa vicino, percepiamo onde più imponenti.
Questo discorso è importante per un buon motivo: effettuando misure di intensità sonora con un fonometro (si chiama così lo strumento che misura l'intensità sonora) è importante collocarsi sempre alla stessa distanza dal punto in cui si esplode il petardo.
Riassumendo
- abbiamo una sorgente che emette un'energia E ad un certo istante;
- questa energia si distribuisce una sfera e si propaga nello spazio, diventando sempre meno percepibile a causa della rarefazione.
Potenza Sonora e Livello di Potenza Sonora
Semplificando il discorso, la quantità di energia emessa dalla sorgente in un secondo si chiama potenza sonora (si misura in watt).
Ciò che il nostro orecchio percepisce è qualcosa di diverso: la potenza sonora arriva alle membrane del nostro orecchio e le sottopone ad una certa pressione. Il modo in cui questa pressione viene subita, rielaborata e percepita segue delle regole ben specifiche, per cui è opportuno conoscere il significato di logaritmo.
Se chiamiamo x una variabile (nel nostro caso qualcosa di legato alla potenza sonora), e ne definiamo un'altra, y, che è il logaritmo di x, vedremo che all'aumentare di x anche y aumenta, ma sempre meno: si dice, infatti, che la variabile dipendente aumenta in maniera logaritmica.
Il suono, come lo percepiamo, segue un andamento di tipo logaritmico rispetto (per dirlo in modo grezzo) alla potenza emessa dalla sorgente. Quello che noi misuriamo in decibel (dB), che qua chiamiamo suono, si chiama livello di pressione sonora.
Alcuni Esempi
Vi diamo alcuni valori di livello di pressione sonora messi a confronto con quelli della corrispettiva pressione sonora, così che capiate quanto particolare è questa scala:
- un bisbiglio viene misurato circa 30 dB e 0.000000001 watt;
- una conversazione normale misura circa 60 dB e 0.000001 watt;
- un grido viene misurato circa 90 dB e 0.001 watt;
- un martello pneumatico circa 120 dB e 1 watt;
- un turboreattore circa 160 db e 10000 watt.
Avendo davanti agli occhi alcuni valori di riferimento, risulta semplice capire che è "sempre più difficile" aumentare in decibel, anche sottoponendo un sistema ad aumenti molto grandi di energia: sebbene tra un martello pneumatico e un turboreattore ci sia una differenza di diecimila unità di potenza, il livello di pressione registra una differenza di "soli" 20 decibel.
Per questa ragione, non stupitevi se è molto semplice vedere aumentare i valori in decibel dei petardi più deboli e, per grammature maggiori, si registrano valori più ravvicinati del livello di pressione sonora.