Introduzione all`acustica

INTRODUZIONE ALL’ACUSTICA
a cura di Gianfranco Metelli
L’acustica è la scienza che studia la natura delle onde sonore, la loro produzione e propagazione, e
i fenomeni che le caratterizzano.
Le prime ricerche di acustica furono compiute dalla scuola di Pitagora (VI sec. A.C.), che indicò le
relazioni tra le frequenze dei diversi suoni e le lunghezze di una corda tesa (monocordo) che li
generava se pizzicata.
Molti personaggi del passato hanno comunque evidenziato le proprie emozioni sul suono, la musica
e il canto:
Platone: “…una reminiscenza di celestiale beatitudine”;
Aristosseno: “… è una sintesi di fatti spirituali operata dall’artista e che l’uditore risviluppa”;
Socrate: “Il canto è il suono dell’anima”;
S. Agostino: “Cantare è proprio di chi ama”;
S. Ambrogio: “…ora esso commuove, ammansa l’adirato, consola l’afflitto…”.
Lo studio moderno dell’acustica fu avviato da Galileo Galilei (1564-1642) e soprattutto
dall’olandese C. Huygens (1629-1695), il primo ad applicare il formalismo matematico ai fenomeni
caratteristici delle onde acustiche.
La conoscenza dell’acustica è fondamentale per la progettazione di ambienti in cui la propagazione
delle onde sonore è determinante (teatri, sale congressi o da concerto, cinema,…) nonché per la
produzione, registrazione e riproduzione del suono.
Ecco perché, parlando di musica, si può affermare che la musica è Arte e Scienza:
Arte perché esprime i vari sentimenti dell’animo, Scienza perché tratta le regole che disciplinano la
disposizione e combinazione dei suoni.
E’ chiamata anche linguaggio universale perché espressione di tutti i popoli.
Curiosità: origine delle note musicali.
I nomi delle sette note sono stati dati da Guido D’Arezzo, che si servì delle prime sillabe dei
versi dell’inno di S. Giovanni:
DO : Ut queant laxis
RE : Resonare fibris
MI : Mira gestorum
FA : Famuli quorum
SOL : Solve polputi
LA : Labii reatum
SI
: Sancte Joannes
Il SA fu cambiato in SI verso la metà del 1500: l’UT fu cambiato in DO dal Doni di Firenze
nella prima metà del 1600.
IL SUONO
E’ consuetudine identificare i suoni come quelle onde materiali di origine elastica cui è sensibile la
membrana (il timpano) dell’orecchio umano. L’intervallo di frequenza corrispondente a tali onde si
colloca tra 20 Hz e 20.000 Hz.
Questa definizione prende come riferimento l’udito dell’uomo, ma alcuni animali sono dotati di
apparati uditori sensibili a frequenza più alte (ultrasuoni) o più basse (infrasuoni).
La trasformazione dell’effetto fisico, consistente in stati di compressione e rarefazione dell’aria, in
percezione uditiva inizia nell’orecchio e termina nel cervello.
Come è noto l’orecchio ha una struttura particolarmente adatta a raccogliere l’onda sonora. Dalla
parte più esterna dell’orecchio, il padiglione auricolare, l’onda viene convogliata, attraverso il
canale uditivo, sulla membrana, costituita da un tessuto elastico che separa l’orecchio esterno da
quello interno.
Le vibrazioni della membrana si trasmettono a tre ossicini (detti martello, incudine e staffa) in
contatto meccanico fra loro e da questi alla finestra ovale. Da qui, infine, il segnale fisico giunge
alle cellule dell’organo del Corti collocato nella chiocciola.
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padiglione
canale uditivo
membrana
ossicini
finestra ovale
tromba di Eustacchio
canale semicircolare
chiocciola
nervo uditivo
Schema dell’organo del Corti.
I numeri indicano le frequenze alle quali
sono sensibili le diverse zone.
L’organo del Corti ha un carattere selettivo nel senso che le sue diverse zone sono variamente
sensibili alle differenti frequenze sonore.