Fenomeni del suono

Di Micaela Bonito.

Di seguito troverai i fenomeni del suono ed un approfondimento sull'Effetto Doppler

Argomenti trattati: Eco ed interferenza - Il Fonografo - Per approfondire: Effetto Doppler


Eco ed interferenza

Tutti i fenomeni di cui parla questo paragrafo derivano dalla natura ondulatorio del suono.
Infatti si ha che:

  • la eco è un fenomeno che si osserva molto spesso nella vita ( per esempio in montagna). Questo fenomeno è dovuto alla riflessione da parte di una superficie delle onde sonore
  • l'interferenza è un fenomeno che avviene in presenza di più onde, che si vanno a sovrapporre in maniera casuale generando zone di sovrapposizione costruttiva (ampiezza dell'onda risultante maggiore) o distruttiva.

Il Fonografo

L'invenzione del fonografo si deve ad Edison.
Questa invenzione venne fatta dallo scienziato a seguito di alcuni studi sul telegrafo (una sua precedente invensione). Edison era riuscito nel 1877 a realizzare un ripetitore telegrafico in grado di incidere i punti e le linee tipiche del codice morse, su un disco, disegnando una traccia a spirale con una piccola punta, in modo che uno stesso messaggio potesse essere ripetuto più volte senza l'intervento dell'operatore.
Il 17 luglio dello stesso anno Edison si accorse che se il disco ruotava ad una velocità sufficientemente alta , la puntina emetteva vibrazioni che ricordavano il timbro della voce umana. Fu la "scintilla" che fece accendere nell'inventore il desiderio di applicare un principio simile per poter registrare la voce umana.
Il primo schizzo del Fonografo apparso sui diari di Edison risale al 12 agosto 1877 e il 6 dicembre dello stesso anno ne diede una dimostrazione pratica ai propri collaboratori.
Essi possono osservare un oggetto costituito da un rullo di ottone di circa 10 cm di diametro e di lunghezza, sostenuto da un asse filettato. Sul cilindro era tracciato un solco a spirale di 2,5 mm di larghezza e la superficie del cilindro era ricoperta da un foglio di stagnola. Durante la registrazione, il cilindro ruotava e la stagnola veniva sfiorata dalla puntina collegata alla membrana vibrante. La puntina, seguendo le oscillazioni della membrana, incideva una traccia più o meno profonda nella stagnola che, tesa sopra al solco, poteva cedere sotto la pressione.
Per la riproduzione, il processo sarebbe stato inverso, con l'unica differenza che in questo caso veniva utilizzata una seconda membrana, molto più elastica, posta all'altra estremtità dell'apparecchio.
Il solco nella stagnola con le sue variazioni di profondità, faceva vibrare la membrana restituendo il suono registrato. Il funzionamento era quindi alternativamente di registratore o riproduttore.
Il 19 febbraio 1878 Edison ottenne il brevetto della propria invenzione e insieme ad alcuni finanziatori creò la "Edison Speaking Phonograph Company", non per vendere le macchine direttamente al pubblico, ma per installarle nelle fiere di paese e nei luna park, dove il pubblico avrebbe potuto farle funzionare utilizzando dei gettoni.
Questa scelta fu fatta alla luce della necessità di migliorare ancora molto la qualità della registrazione prima che questa potesse diventare realmente utile per gli uffici per i quali Edison l'aveva pensata. In questo modo si poteva cominciare a sfruttare la curiosità creata dalla novità e cominciare a diffondere una certa conoscenza delle possibilità della nuova invenzione.

Per approfondire: Effetto Doppler

L'effetto Doppler è un effetto di shift (spostamento) delle frequenze che vengono percepite da un ascoltatore, quando esiste un moto relativo della sorgente rispetto all'ascoltatore stesso (si muove la sorgente, oppure si muove l'ascoltatore, oppure si muovono entrambi con velocità diverse). Le figure 1 e 2 mostrano la propagazione delle onde emesse da una sorgente fissa e da una sorgente in movimento. Dalle animazioni è possibile notare come la lunghezza d'onda sia costante in tutte le direzioni per la sorgente fissa; diversamente, nel caso della sorgente in movimento, la lunghezza d'onda è funzione del coseno dell'angolo di osservazione per la sorgente in movimento (nel caso di un ascoltatore posto nella direzione del moto, la lunghezza d'onda è minore oppure maggiore di quella emessa, a seconda che la sorgente si avvicini oppure si allontani dall'ascoltatore).

Una esperienza comune di effetto Doppler è la percezione del rumore di un'automobile che passa davanti a noi; il rumore percepito è più acuto quando la vettura si muove verso di noi, mentre è più grave quando si allontana.
La formula che esprime matematicamente questo fenomeno fisico è la seguente:
f ' =(1+-u/v)f
dove f' è la frequenza che si percepisce per effetto Doppler rispetto alla effettiva frequenza f, u è la velocità dell'osservatore e v è la velocità del mezzo entro cui si propaga l'onda. Il segno + o – dell'equazione è deciso in base al fatto che sia l'osservatore si allontani o si avvicini alla sorgente.
Ne caso in cui sia la sorgente a muoversi si ha, invece, la seguente relazione:
f ' =(1/(1+-u/v))f.