Onde sonore

Il suono nasce con delle vibrazioni nell’aria, come quelle prodotte dalle corde di una chitarra, dalle corde vocali o dai coni degli altoparlanti. Tali vibrazioni avvicinano le molecole di aria che si trovano in prossimità, aumentando leggermente la pressione atmosferica. Le molecole di aria sotto pressione spingono altre molecole innescando un processo a catena. Quando le aree di alta pressione si spostano nell’aria, si lasciano dietro delle aree di bassa pressione. Quando queste onde di variazione di pressione raggiungono l’orecchio umano, fanno vibrare i ricettori dell’orecchio e le vibrazioni vengono percepite come suono.

Quando vedete una forma d’onda visiva che rappresenta un audio, essa rispecchia tali pressioni dell’aria. La linea zero della forma d’onda è la pressione dell’aria a riposo. In picco superiore rappresenta la pressione più elevata; il picco inferiore, la pressione minore.

Onda sonora rappresentata come forma d’onda visiva

A. Linea zero B. Area di bassa pressione C. Area di alta pressione 

Misurazioni con oscilloscopio

Diverse misure descrivono le forme d’onda:

Ampiezza

Riflette le variazioni della pressione, dal picco della forma d’onda alla valle. Le onde ad ampiezza elevata hanno un volume elevato, quelle ad ampiezza inferiore hanno un volume più basso.

Ciclo

Descrive una singola sequenza ripetuta di cambiamenti di pressione, da pressione zero ad alta pressione, a bassa pressione e di nuovo a zero.

Frequenza

Misurata in hertz (Hz), descrive il numero di cicli al secondo. Ad esempio, una forma d’onda da 1000 Hz ha 1000 cicli al secondo. Più la frequenza è elevata, più elevato sarà il tono musicale.

Fase

Misurata in 360 gradi, indica la posizione di una forma d’onda in un ciclo. Zero gradi è il punto di partenza, seguito da 90 a pressione elevata, 180 a un punto medio, 270 a bassa pressione e 360 al punto finale.

Lunghezza d’onda

Misurata in unità quali i pollici o i centimetri, è la distanza fra due punti con lo stesso grado di fase. Man mano che la frequenza aumenta, la lunghezza d’onda diminuisce.

Ciclo singolo a sinistra; forma d’onda completa da 20 Hz a destra

A. Lunghezza d’onda B. Grado della fase C. Ampiezza D. Un secondo 

Modalità di interazione delle onde sonore

Quando due o più onde si incontrano, si sommano e si sottraggono l’una all’altra. Se i loro picchi e ventri sono perfettamente in fase, esse si rafforzano a vicenda, generando una forma d’onda con un’ampiezza maggiore delle singole forme d’onda che la compongono.

Se i picchi e le valli di due forme d’onda sono perfettamente fuori fase, si annullano reciprocamente, generando assenza totale di forma d’onda.

Nella maggior parte dei casi, tuttavia, le onde sono fuori fase per quantità non esatte e generano una forma d’onda combinata, più complessa delle singole forme d’onda. Una forma d’onda complessa che rappresenta musica, voce, rumore ed altri suoni, ad esempio, combina le forme d’onda di ciascun suono le une con le altre.

Nota:

Per via della struttura fisica unica, un singolo strumento può creare onde estremamente complesse. Ciò spiega perché un violino e una tromba producono suoni diversi pur suonando la stessa nota.

Le forme d’onda in fase si rafforzano a vicenda.

Le forme d’onda fuori fase si annullano a vicenda.

Due onde semplici si combinano per creare un’onda complessa.

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