Nozioni
AMPIEZZA: parametro indicativo del “volume” del suono; può essere stimata in diversi modi, e precisamente mediante il valore di picco, il valore di picco-picco, il valore medio ed infine il valore efficace (RMS). Il valore di picco esprime la massima escursione della pressione rispetto alla pressione statica del mezzo presa in modulo; il valore di picco-picco, è dato invece dall’escursione massima positiva più l’escursione massima negativa sempre valutata come modulo. Il valore medio, poco usato in acustica, è dato dalla somma delle diverse variazioni della pressione in funzione del tempo, divisa per il tempo durante il quale la somma viene eseguita.
ASSORBIMENTO: capacità di un materiale di assorbire i suoni; è definito dal coefficiente di assorbimento acustico, che rappresenta la frazione di energia non riflessa rispetto a quella incidente su una superficie. Il coefficiente di assorbimento di un materiale non è costante, ma varia con la frequenza dei suoni incidenti.
ATTENUAZIONE: dissipazione dell’energia con il tempo o con la distanza. Indica anche la differenza, in decibel, tra due livelli, ad esempio quello misurato all’esterno di un edificio e quello misurato all’interno.
CAMPO LIBERO: campo sonoro generato in un mezzo omogeneo ed isotropo, i cui confini fisici non esercitano influenze rilevanti sulla propagazione delle onde sonore. Si definisce così anche la propagazione del suono all’aperto.
CAMPO SONORO: il campo sonoro, inteso come lo spazio circostante una sorgente; può essere distinto in campo libero e campo riverberante. Nel primo caso, il suono prodotto dal generatore, essendo posto in un ambiente senza ostacoli, per effetto dell’aumento del “fronte d’onda”, diminuirà in ragione di 6 dB per ogni raddoppio della distanza dalla sorgente. In campo riverberante, invece, l’onda incidente, nell’impatto con gli ostacoli, rifletterà parte della sua energia che si sommerà quella diretta, dando luogo ad un incremento di pressione rispetto al campo libero. Nel campo riverberante possiamo così distinguere tre zone principali: il campo diretto, il campo misto ed il campo diffuso vero e proprio. Nella prima zona riscontriamo un andamento della pressione sonora in funzione dell’allontanamento dalla sorgente in tutto simile al campo libero (immediate adiacenze della sorgente), mentre nella terza zona la pressione si mantiene costante per il preponderante contributo dell’energia riflessa. La zona di campo misto è contraddistinta dalla somma di energia diretta e riflessa: si parlerà di campo misto in quegli spazi nei quali il diagramma pressione/distanza non è più quello del campo libero ed il valore riscontrato non è ancora costante all’aumentare della distanza.
CURVA DI PONDERAZIONE “A”: iI livello sonoro misurato da uno strumento con una risposta lineare nel campo delle frequenze udibili mal si correla con la risposta soggettiva degli esseri umani allo stesso rumore. Nel passato si è pensato di rimediare a questo fatto introducendo nei misuratori di livello sonoro una ponderazione dei valori misurati in funzione della frequenza, in modo da avvicinarsi alla valutazione non lineare compiuta dagli esseri umani. In particolare, si è notato che prendendo alcune curve isofoniche e ribaltandole si potevano ottenere dei filtri di ponderazione in frequenza fatti in modo che ad una soglia di sensazione più alta corrispondesse una ponderazione più penalizzante. Per esempio, dal ribaltamento della isofonica a 40 phon è stata ottenuta la curva di ponderazione denominata “A”. Dal ribaltamento di altre curve isofoniche sono state ottenute le ponderazioni “B” e “C”. Sono anche state proposte curve di ponderazione specifiche per certe tipologie di rumore, come per esempio la curva “D” per la valutazione del rumore prodotto dagli aereoplani. Queste curve sono in genere translate in modo da fornire un valore normalizzato di ponderazione pari a 0 dB a 1000 Hz. Un livello sonoro misurato inserendo la curva di ponderazione “A” si esprime in dB(A); se è misurato inserendo la curva di ponderazione “B” si esprime in dB(B), ecc. La curva di ponderazione “A” è risultata quella in media meglio correlata con la risposta soggettiva umana a rumori generici a larga banda; questo fatto, unito alla facilità di una misurazione fonometrica in dB(A), ha portato all’adozione della curva “A” in molte norme e leggi nazionali ed internazionali.
DECIBEL: in acustica i livelli energetici misurati variano entro limiti assai estesi che, per la potenza acustica, ad esempio, possono andare da 10-4 a 5 107 watt; è necessario, pertanto, anche per semplificare i procedimenti di misura, utilizzare parametri di valutazione di tipo logaritmico, come il decibel. Il campo di variazione della potenza sonora, precedentemente indicato, infatti, se espresso in dB, è compreso fra 20 e 200 dB.
La relazione tra intensità del suono ed il livello di intensità prodotto sull’orecchio è definita dall’unità psico-fisica «bel». Il decibel o dB (il prefisso «deci» indica che il logaritmo deve essere moltiplicato per 10) è una misura relativa che permette di comparare l’intensità dei suoni. Esso non è una unità di misura, ma un modo di esprimere una certa misura. Il dB, infatti, è definito come 10 volte il logaritmo su base 10 del rapporto fra due quantità , ovvero come un unità di livello nella quale la base del logaritmo è la radice decima di 10 e le quantità relative sono proporzionali alla potenza di riferimento.
Il dB descrive pertanto il livello energetico LE posseduto da una certa grandezza fisica (potenza, pressione, intensità o densità sonora, spostamento, velocità o accelerazione vibrazionale, voltaggio ecc.).
È da notare inoltre che il dB, essendo definito come rapporto fra due gran-dezze, prescinde dalle unità di misura delle grandezze stesse; il dB per poter assumere un valore reale ha bisogno quindi di un valore di riferimento E0, definito convenzionalmente, e differente per ciascuna grandezza, pertanto:
DIFFRAZIONE: capacità di un suono di passare attorno a schermi o barriere. La diffrazione è maggiore per i suoni con bassa frequenza e grande lunghezza d’onda.
Consideriamo l’effetto di un suono che, in una stanza, si imbatte in un pilastro largo 0,6 m: un suono di bassa frequenza con lunghezza d’onda grande (molto maggiore di 0,6 m), sarà diffratto intorno al pilastro; un suono di bassa frequenza (con una lunghezza d’onda molto più piccola di 0,6 m) non sarà diffratto intorno al pilastro, dietro al quale si formerà una zona in ombra acustica. EMISSIONE SONORA: è il suono propagato da una sorgente sonora che contraddistingue la sorgente sonora in questione.FATTORE DI DIRETTIVITÀ Q: la maggior parte delle sorgenti sonore emettono in modo direzionale, inviano cioè più energia verso una direzione che verso un’altra. Il livello d’intensità sonora (Li) percepito da un ascoltatore in un ambiente chiuso dipende (oltre che dal livello di potenza sonora, dalla distanza dell’ascoltatore e dal numero delle unità assorbenti presenti nell’ambiente) anche dal fattore di direttività Q, che vale:
Q = 1 sorgente sonora sospesa al centro dell’ambiente: propagazione sferica;
Q = 2 sorgente sonora appoggiata al centro di una parete: propagazione emisferica;
Q = 4 sorgente sonora disposta in un angolo, tra due pareti, a metà altezza tra il soffitto ed il pavimento;
Q = 8 sorgente sonora posta in uno spigolo del pavimento o del soffitto.
Le proprietà direzionali delle sorgenti sonore vengono solitamente descritte mediante una serie di diagrammi polari denominati diagrammi direzionali o diagrammi di radiazione. Si tratta di curve che consentono di determinare come varia la pressione acustica nel campo sonoro diretto in funzione della direzione, a parità di distanza dalla sorgente.FONOMETRO: lo strumento base per la misura oggettiva dei rumori.
FREQUENZA f: è il numero di cicli per unità di tempo compiuti da un sistema di vibrazioni. L’unità di misura adottata è l’Hertz (Hz) che corrisponde ad una vibrazione al secondo. L’orecchio umano percepisce normalmente la banda di frequenze comprese fra i 16-20 ed i 16000-20000 Hz (banda acustica). Le rispettive lunghezze d’onda sono di 21m e 0,012m.
IMMISSIONE SONORA: è l’effetto prodotto dal suono su un’area o su un punto di un’area.
INTENSITÀ SONORA I:(W m-2) grandezza energetica che può essere descritta per mezzo della relazione:
in cui: d = densità del mezzo di propagazione, espresso in kg m-3.
Dalle definizioni precedenti, si può ricavare che l’intensità è definibile come potenza dell’onda sonora che attraversa l’unità di area posta perpendicolarmente alla direzione di propagazione, e quindi si può scrivere:
dove l0= 1 pW/mq = 1 x 10-12 watt/mq.
Utilizzando la scala dei decibel e procedendo sperimentalmente si è potuto definire per il campo uditivo normalizzato (definito audiogramma normale) un insieme di curve di livelli di pressione in grado di produrre una sensazione sonora uguale a quella del suono di riferimento a 1000 Hz (intensità soggettiva equivalente). Queste curve sono dette isofoniche e costituiscono la scala dei phon (fig. 1).
In cui PA(t) = valore istantaneo della pressione acustica ponderata in A (Pa);
P0 = pressione acustica di riferimento 20 µPa
T = durata considerata
Il Leq serve a valutare un rumore caratterizzato da una certa variabilità , integrando i valori di pressioni rilevati nel tempo di osservazione si ottiene il relativo livello equivalente continuo stazionario, e costituisce un indice dell’ effetto di disturbo o di danno determinato da una sequenza di rumori rilevati entro un determinato intervallo di misura; esso cioè corrisponde al livello di rumore costante e continuo che nell’intervallo di tempo predetto possiede lo stesso “livello energetico medio” del rumore analizzato. LUNGHEZZA D’ONDA l: spazio che percorre un’onda in un periodo T; espressa in metri, si misura in un’onda progressiva, per esempio tra due massimi di pressione successivi; il campo delle lunghezze d’onda relative alle frequenze percepite nell’aria a 20º C è compreso tra 17 e 0,017 m.ONDA LIBERA: onda che si propaga in un mezzo senza risentire delle limitazioni del mezzo stesso.ONDA PIANA: onda i cui fronti di avanzamento sono piani e fra loro paralleli, e perpendicolari alla direzione di propagazione. In campo libero la sua dispersione, in funzione della distanza, è nulla.
ONDA SFERICA: onda i cui fronti d’onda sono sfere concentriche. In campo libero, la sua dispersione cresce con il quadrato della distanza.
PASCAL: unità di pressione; simbolo: Pa. 1Pa=1 N/mq = 10dyne/cmq.
PERIODO T: intervallo di tempo che impiega un punto dell’onda per ripassare nella stessa posizione; è l’inverso della frequenza, si misura in sec.
PHON: è il livello di pressione sonora 20 log p/p0 a 1KHz
POTENZA SONORA w: (Wm-2) grandezza descritta dalla relazione:
in cui: S = superficie del fronte dell’onda sonora, espresso in m2. POTENZA SONORA Lw - LIVELLO DI: è conveniente esprimere la potenza sonora in scala logaritmica, ricorrendo al livello di potenza sonora. Per definizione, il livello è il logaritmo del rapporto tra una data quantità e una quantità di riferimento della stessa specie. Devono perciò indicarsi la base del logaritmo (in base 10) e la quantità di riferimento. Il termine «livello» indica che viene usata una scala logaritmica e che l’unità di misura è espressa in decibel. Il livello di potenza sonora Lw di una sorgente, in decibel, è dato da:
dove W è la potenza della sorgente in watt e W0 è la potenza di riferimento in watt. La potenza di riferimento standard è 1pW = 10-12 W. PRESSIONE ACUSTICA p: espressa in Pascal (Nm2), è ciò che causa la sensazione uditiva, i valori della pressione acustica efficace percepiti variano da. 2 10-5 a 20 Pa (a 1000 Hz);PRESSIONE SONORA Lp – LIVELLO DI: espresso in decibel, corrispondente ad una pressione sonora p, è definito da:
dove p0 è la pressione sonora di riferimento di 20 mPa.
Si ricorda che il livello di potenza sonora non va confuso con il livello di pressione sonora: il primo è una misura della potenza acustica emessa dalla sorgente, il secondo dipende non solo dalla potenza della sorgente, ma anche dalla distanza della sorgente e dalle caratteristiche acustiche dello spazio circostante la sorgente stessa. RIFLESSIONE: quando le onde sonore investono la superficie di separazione tra due mezzi aventi diverse impedenze acustiche, una parte dell’energia sonora incidente viene rinviata verso il mezzo da cui proviene, mentre la parte restante penetra nel secondo mezzo. Nel caso in cui il secondo mezzo è costituito da una parete avente uno spessore modesto rispetto alle dimensioni delle superfici che la delimitano, l’energia che penetra nella parete in parte riesce ad attraversarla, uscendo dalla faccia opposta, mentre la parte restante viene assorbita all’interno della parete stessa.
Lo studio del fenomeno della riflessione del suono tramite le leggi geometriche, per taluni scopi, può essere ancora valido purché le dimensioni delle superfici siano grandi rispetto alla lunghezza d’onda dei suoni incidenti e le eventuali irregolarità superficiali siano piccole rispetto alla medesima lunghezza d’onda.RIVERBERAZIONE: è l’effetto secondo il quale la densità sonora in un punto è accresciuta gradualmente dalle riflessioni provenienti dalle pareti dell’ambiente, sino a valori stazionari. Quando la sorgente termina l’emissione, la densità sonora si estingue gradualmente sino a che giungono le ultime riflessioni.RUMORE: qualunque emissione sonora che provochi sull’uomo effetti indesiderati, disturbanti o dannosi o che determini un qualsiasi deterioramento qualitativo dell’ambiente.
RUMORE AMBIENTALE (LA) - LIVELLO DI: è il livello continuo equivalente di pressione sonora ponderato «A», prodotto da tutte le sorgenti di rumore esistenti in un dato luogo e durante un determinato tempo. Il rumore ambientale è costituito dall’insieme del rumore residuo e da quello prodotto dalle specifiche sorgenti disturbano, con l’esclusione degli eventi atipici. E’ il livello che si confronta con i limiti massimi di esposizione:
1. nel caso dei limiti differenziali, è riferito a TM.
2. nel caso di limiti assoluti, è riferito a TR
SEL: livello di esposizione sonora di un singolo evento, dato da:
dove T0 è il tempo di riferimento di 1 secondo, T è il tempo di misura, p è la pressione acustica all’istante t e p0 è la pressione di riferimento di 20 µPa. SENSAZIONE SONORA: la sensibilità dell’orecchio umano considerata nella sua gamma massima, va dai 16-20 Hz ai 16-20 kHz. Questi limiti variano da individuo a individuo e subiscono delle variazioni con l’età . Ma non solo, l’orecchio umano presenta sensibilità diverse alle varie frequenze, cioè due suoni che hanno lo stesso livello di pressione sonora a diverse frequenze possono provocare una diversa sensazione sonora. Tale comportamento differenziato si evidenzia con la famiglia di curve isofoniche, le quali riuniscono i punti rappresentanti suoni puri che, alle diverse frequenze, danno la stessa sensazione uditiva. Le isofoniche sono curve statistiche.SORGENTE SONORA: qualsiasi oggetto, dispositivo, macchina, impianto o essere vivente idoneo a produrre emissioni sonore. Le sorgenti di rumore sono riconducibili, essenzialmente a tre tipologie:
a) sorgenti a localizzazione fissa, comprese anche le sorgenti mobili operanti all’interno di aree confinate e delimitate sia da una perimetrazione solida che da una funzione (es. perimetri industriali, stazioni ferroviarie, capolinea e depositi di mezzi di trasporto, ecc.);
b) sorgenti mobili (traffico veicolare, ferroviario, aereo, navale ecc.);
c) temporanee (cantieri edili, circhi, teatri tenda e strutture similari, manifestazioni musicali, ecc.).SORGENTE SONORA LINEARE: sorgente in cui vi è una variazione causale nei suoni irradiati da ciascun elemento lineare lungo il percorso, per esempio una linea di traffico.
SORGENTE SONORA PUNTIFORME: sorgente che irradia on-de sonore provenienti da un singolo punto.
SORGENTE SPECIFICA: sorgente sonora selettivamente identificabile che costituisce la causa del potenziale inquinamento acustico.
SUONO: II suono è definito come una perturbazione meccanica (variazione di pressione) che si propaga in un mezzo elastico (gas, liquido, solido), tale da eccitare il senso dell’ udito. Riferendoci all’aria come mezzo elastico, tale perturbazione produce un alternarsi di compressioni e rarefazioni che fanno vibrare le molecole d’aria rispetto alla loro posizione d’equilibrio. Quindi, le molecole sono statisticamente ferme, è soltanto l’energia che si propaga. Nei suoni più semplici (toni puri) le variazioni di pressione rispetto alla pressione statica di riferimento si rappresentano con un’onda sinusoidale.
VELOCITÀ DI PROPAGAZIONE c: velocità con cui l’onda si propaga nel mezzo elastico; si misura in metri al secondo, nell’aria a 20°C vale circa 340 m s-1.