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La VOCE 2002

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La VOCE ANNO XXII N°6

febbraio 2020

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interne dello strumento, ma si danno due casi, che raggiunga alla fine del tubo una parete chiusa, allora l’onda che procedeva parallelamente alla direzione di propagazione rimbalza indietro provocando una riflessione senza inversione di fase, mentre se alla fine della canna dello strumento si trova una parete aperta, la differenza di pressione che trova appena fuori (cioè una pressione inferiore) provoca una inversione di fase. l’orecchio umano riesce a percepire due suoni ricevuti in sequenza solo se il tempo di separazione è circa di un decimo di secondo e quindi i fenomeno dell’eco, cui accennavamo sopra si può verificare solo se le montagne si trovano ad almeno 17 metri da noi per via della seguente formula d=vt/2, dove d è la distanza a cui l’eco si può verificare, v è la velocità dell’onda sonora nell’aria e t il tempo di discriminazione umana di due note successive, quindi (340 x 0,1)/2 perché bisogna calcolare andata e ritorno=17metri. quando questa situazione minima della distanza dei 17 metri non si verifica abbiamo al posto del fenomeno dell’eco quello del riverbero, ovvero una sensazione sonora più intensa e causata dal fatto che il suono riflesso si sovrappone al suono di "partenza" generando un'impressione di minor nitidezza e di più difficile localizzazione e della sorgente sonora e dell'ostacolo, ma comunque se ben regolato in una stanza può dare la sensazione di trovarsi immerso al centro della musica, per questo la funzione di riverbero si trova in molti amplificatori di qualità. il fenomeno della riflessione o della codifica con ultrasuoni si applica ancora per comandare elettrodomestici (televisori ecc.), cancelli automatici ecc., sistemi di misurazione del livello del liquido in cisterne inaccessibili o in pozzi profondi, dispositivi montati sul paraurti delle automobili come dispositivi di aiuto per il parcheggio. vi sono infine importanti applicazioni della riflessione sonora in campo medico: ecografia (si usano cristalli di quarzo che vibrano da uno a dieci milioni di hz) ed eco-doppler. la tecnica ecografica si basa sulla diversa capacità di riflettere le onde sonore che sostanze di diversa densità e composizione chimica possiedono: direzionando le sonda ecografica sulle parti da studiare secondo diverse angolature ed analizzando, molte volte al secondo, le onde riflesse si riescono ad ottenere informazioni, tradotte poi in immagini, che rielaborate in sequenza generano addirittura un filmato. il gel che si mette sulla pelle prima di appoggiare il ricetrasmittente in prossimità della zona da analizzare serve a modificare la riflessibilità della pelle rendendola quasi trasparente allo strumento. l’eco-doppler è una variante dell’ecografia classica applicata ai vasi sanguigni per rilevare restringimenti, dovuti al colesterolo o a placche aterosclerotiche, o ispessimenti e perdita di elasticità delle pareti. la sola ecografia non sarebbe in grado di rivelare la velocità del flusso sanguigno in un determinato punto dell’arteria (cioè il parametro che effettivamente interessa chi deve fare una prognosi) e quindi si abbina all’effetto doppler, cui abbiamo già accennato, che si basa sullo spostamento in frequenza che subiscono le onde riflesse da corpi in movimento.
rifrazione. un’onda sonora cambia direzione di propagazione quando attraversa regioni in cui si propaga con diverse velocità: questo si chiama rifrazione. la velocità del suono in un gas è direttamente proporzionale alla radice quadrata della sua temperatura. nell’aria ci sono diversi fattori però, che ad esempio, possono modificare la sua temperatura. ogni centro metri di altezza, ad esempio, la temperatura dell’aria cala di un grado. oppure, ad esempio, d’estate dopo una giornata calda, di notte la terra si raffredda molto più rapidamente dell’aria e quindi l’aria al suolo può essere più fredda di quella in alto. anche una corrente di vento può modificare la temperatura dell’aria, quindi influenzare la rifrazione del suono, non tanto per la velocità del vento che può essere al massimo di 100 volte inferiore alla velocità del suono, ma perché l'intensità del vento è mediamente sempre minore vicino al suolo che in quota, a causa dell'attrito e degli ostacoli presenti vicino a terra, e quindi un’onda sonora orizzontale che si propaga in favore di vento viene piegata verso il basso, mentre, se si propaga controvento, viene deflessa verso l'alto. si verifica quindi una situazione qualitativamente analoga al caso del gradiente termico: il suono che si propaga in favore di vento corrisponde a quello che si propaga in un'inversione termica, e viaggia più lontano. analoghi fenomeni si verificano in acqua, salvo che qui, essendo l’acqua praticamente incomprimibile, la velocità del suono può dipendere anche dalla sua pressione (la pressione aumenta di un'atmosfera circa, per ogni 10 metri di profondità). quindi vicino alla superficie in acqua avranno maggiore influenza le temperature, mentre in profondità inciderà di più la pressione. il risultato è che, la velocità del suono nell'oceano in funzione della profondità dapprima decresce, ma poi, raggiunto un valore minimo, torna a crescere fino a raggiungere il valore massimo sul fondo. poiché, come si è detto sopra, le onde sonore sono piegate dalla regione dove il suono è più veloce, alla regione dove il suono è più lento, ne consegue che i suoni oceanici tendono ad essere convogliati in un "canale" in cui la velocità del suono ha un valore minimo. attraverso la rifrazione, quindi, si viene a creare un canale privilegiato sottomarino (diremmo una guida d’onda) che permette al suono di propagarsi sott'acqua a grandissime distanze. questo canale, detto sofar (sound fixing and ranging) si trova a profondità di 600-1200 m alle medie latitudini, mentre si sposta in profondità ai tropici, ed in superficie alle alte latitudini. abbiamo detto che il fenomeno della rifrazione avviene dal passaggio attraverso due mezzi con diversa velocità di propagazione rispetto al suono e questo sicuramente è vero tra aria e acqua, infatti la velocità del suono in acqua è di circa quattro volte e mezzo più veloce che in aria, ma intervengono altri fattori che invece rendono difficile la realizzazione del fenomeno. ad esempio i fluidi differiscono anche per densità (l’acqua è circa 1000 volte più densa dell’aria): ciò comporta che sia estremamente difficile trasferire energia elastica dall’aria all’acqua e viceversa tramite ..segue nell'inserto arte del prossimo mese ./.
interne dello strumento, ma si danno due casi, che raggiunga alla fine del tubo una parete chiusa, allora l’onda che procedeva parallelamente alla direzione di propagazione rimbalza indietro provocando una riflessione senza inversione di fase, mentre se alla fine della canna dello strumento si trova una parete aperta, la differenza di pressione che trova appena fuori (cioè una pressione inferiore) provoca una inversione di fase. L’orecchio umano riesce a percepire due suoni ricevuti in sequenza solo se il tempo di separazione è circa di un decimo di secondo e quindi i fenomeno dell’eco, cui accennavamo sopra si può verificare solo se le montagne si trovano ad almeno 17 metri da noi per via della seguente formula D=Vt/2, dove D è la distanza a cui l’eco si può verificare, V è la velocità dell’onda sonora nell’aria e t il tempo di discriminazione umana di due note successive, quindi (340 x 0,1)/2 perché bisogna calcolare andata e ritorno=17metri. Quando questa situazione minima della distanza dei 17 metri non si verifica abbiamo al posto del fenomeno dell’eco quello del riverbero, ovvero una sensazione sonora più intensa e causata dal fatto che il suono riflesso si sovrappone al suono di "partenza" generando un'impressione di minor nitidezza e di più difficile localizzazione e della sorgente sonora e dell'ostacolo, ma comunque se ben regolato in una stanza può dare la sensazione di trovarsi immerso al centro della musica, per questo la funzione di riverbero si trova in molti amplificatori di qualità. Il fenomeno della riflessione o della codifica con ultrasuoni si applica ancora per comandare elettrodomestici (televisori ecc.), cancelli automatici ecc., sistemi di misurazione del livello del liquido in cisterne inaccessibili o in pozzi profondi, dispositivi montati sul paraurti delle automobili come dispositivi di aiuto per il parcheggio. Vi sono infine importanti applicazioni della riflessione sonora in campo medico: ecografia (si usano cristalli di quarzo che vibrano da uno a dieci milioni di Hz) ed eco-doppler. La tecnica ecografica si basa sulla diversa capacità di riflettere le onde sonore che sostanze di diversa densità e composizione chimica possiedono: direzionando le sonda ecografica sulle parti da studiare secondo diverse angolature ed analizzando, molte volte al secondo, le onde riflesse si riescono ad ottenere informazioni, tradotte poi in immagini, che rielaborate in sequenza generano addirittura un filmato. Il gel che si mette sulla pelle prima di appoggiare il ricetrasmittente in prossimità della zona da analizzare serve a modificare la riflessibilità della pelle rendendola quasi trasparente allo strumento.
L’eco-doppler è una variante dell’ecografia classica applicata ai vasi sanguigni per rilevare restringimenti, dovuti al colesterolo o a placche aterosclerotiche, o ispessimenti e perdita di elasticità delle pareti. La sola ecografia non sarebbe in grado di rivelare la velocità del flusso sanguigno in un determinato punto dell’arteria (cioè il parametro che effettivamente interessa chi deve fare una prognosi) e quindi si abbina all’effetto doppler, cui abbiamo già accennato, che si basa sullo spostamento in frequenza che subiscono le onde riflesse da corpi in movimento.

Rifrazione. Un’onda sonora cambia direzione di propagazione quando attraversa regioni in cui si propaga con diverse velocità: questo si chiama rifrazione. La velocità del suono in un gas è direttamente proporzionale alla radice quadrata della sua temperatura. Nell’aria ci sono diversi fattori però, che ad esempio, possono modificare la sua temperatura. Ogni centro metri di altezza, ad esempio, la temperatura dell’aria cala di un grado. Oppure, ad esempio, d’estate dopo una giornata calda, di notte la terra si raffredda molto più rapidamente dell’aria e quindi l’aria al suolo può essere più fredda di quella in alto. Anche una corrente di vento può modificare la temperatura dell’aria, quindi influenzare la rifrazione del suono, non tanto per la velocità del vento che può essere al massimo di 100 volte inferiore alla velocità del suono, ma perché l'intensità del vento è mediamente sempre minore vicino al suolo che in quota, a causa dell'attrito e degli ostacoli presenti vicino a terra, e quindi un’onda sonora orizzontale che si propaga in favore di vento viene piegata verso il basso, mentre, se si propaga controvento, viene deflessa verso l'alto. Si verifica quindi una situazione qualitativamente analoga al caso del gradiente termico: il suono che si propaga in favore di vento corrisponde a quello che si propaga in un'inversione termica, e viaggia più lontano.
Analoghi fenomeni si verificano in acqua, salvo che qui, essendo l’acqua praticamente incomprimibile, la velocità del suono può dipendere anche dalla sua pressione (la pressione aumenta di un'atmosfera circa, per ogni 10 metri di profondità). Quindi vicino alla superficie in acqua avranno maggiore influenza le temperature, mentre in profondità inciderà di più la pressione. Il risultato è che, la velocità del suono nell'oceano in funzione della profondità dapprima decresce, ma poi, raggiunto un valore minimo, torna a crescere fino a raggiungere il valore massimo sul fondo.
Poiché, come si è detto sopra, le onde sonore sono piegate dalla regione dove il suono è più veloce, alla regione dove il suono è più lento, ne consegue che i suoni oceanici tendono ad essere convogliati in un "canale" in cui la velocità del suono ha un valore minimo. Attraverso la rifrazione, quindi, si viene a creare un canale privilegiato sottomarino (diremmo una guida d’onda) che permette al suono di propagarsi sott'acqua a grandissime distanze.
Questo canale, detto SOFAR (SOund Fixing and Ranging) si trova a profondità di 600-1200 m alle medie latitudini, mentre si sposta in profondità ai tropici, ed in superficie alle alte latitudini. Abbiamo detto che il fenomeno della rifrazione avviene dal passaggio attraverso due mezzi con diversa velocità di propagazione rispetto al suono e questo sicuramente è vero tra aria e acqua, infatti la velocità del suono in acqua è di circa quattro volte e mezzo più veloce che in aria, ma intervengono altri fattori che invece rendono difficile la realizzazione del fenomeno. Ad esempio i fluidi differiscono anche per densità (l’acqua è circa 1000 volte più densa dell’aria): ciò comporta che sia estremamente difficile trasferire energia elastica dall’aria all’acqua e viceversa tramite

..segue nell'inserto Arte del prossimo mese ./.






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