DIDATTICA della FISICA 2011DIDATTICA della FISICA 2011

FISICA e MUSICAFISICA e MUSICAovvero:ovvero:

rumori, suoni, musica: rumori, suoni, musica: la scienza di cio' che si ascoltala scienza di cio' che si ascolta

Un percorso scientifico per Un percorso scientifico per ““leggereleggere”” l l’’artearte Matematica e fisica Matematica e fisica non solonon solo come lavagne come lavagne

affollate di formule ed esperimenti affollate di formule ed esperimenti complicaticomplicati

La musica La musica non solonon solo come successione di come successione di suoni e sensazionisuoni e sensazioni

Acustica ambientaleAcustica ambientale

Il problema: raccogliere la maggiore Il problema: raccogliere la maggiore quantità possibile di energia sonora dalla quantità possibile di energia sonora dalla sorgente!sorgente!

Ad 1 m di distanza la sfera è di 13 m2, l’orecchio raccoglie su 10 cm2. Si riceve circa 1/10000 dell’energia emessa. A 10 m di distanza l’area è 1300 m2, si riceve 1/1000000!

Rinforzo per riflessione: specchio Rinforzo per riflessione: specchio acusticoacustico

Creazione di sorgenti virtualiCreazione di sorgenti virtuali Analogia con lAnalogia con l’’otticaottica Differenze causate dalla diffrazione Differenze causate dalla diffrazione

sonorasonora

Acustica allAcustica all’’apertoaperto

aspetti storiciaspetti storici riflessioni multipleriflessioni multiple pareti focalizzantipareti focalizzanti

Problemi legati a:

Dispersione in frequenza

Eccessiva focalizzazione

Acustica al chiusoAcustica al chiuso

Riflessioni multiple: riverberazioneRiflessioni multiple: riverberazione Paragoni con lParagoni con l’’otticaottica

Effetti di amplificazione e di assorbimento

Riverbero acusticoRiverbero acustico

Formazione del suono in un ambiente chiusoFormazione del suono in un ambiente chiuso

Segnale singolo, rapido

Segnale sostenuto, continuo

Analisi temporale del riverberoAnalisi temporale del riverbero

spegnimentospegnimento

composizione

Tempo di riverberoTempo di riverbero

Riduzione del segnale di 60 dBRiduzione del segnale di 60 dB Dipendenza dal potere assorbente Dipendenza dal potere assorbente

delldell’’ambienteambiente Calcolo dellCalcolo dell’’area assorbente efficace, area assorbente efficace, AA Dipendenza dalla densità energetica Dipendenza dalla densità energetica

ovvero dal volume ovvero dal volume VV

Tempo di riverbero Tempo di riverbero 0.16 x 0.16 x VV / / AA

Scelta dei materialiScelta dei materiali

Assorbitori di acuti (porosi, rugosi, forati)Assorbitori di acuti (porosi, rugosi, forati) Assorbitori di bassi (grandi, morbidi)Assorbitori di bassi (grandi, morbidi) Ruolo del Ruolo del pubblicopubblico come assorbitori di acuti come assorbitori di acuti Area efficace di 0.5 mArea efficace di 0.5 m22 a 500 Hz a 500 Hz

Soggiorno a 1000 Hz, 4m x 5m x 3m = 60 m3.

soffitto (intonaco) = 20 m2 x ci = 2 m2;

pavimento (tappeto) = 20 m2 x ct = 8 m2;

pareti (3 intonaco, 1 tenda) = (12 m2 x 2 +15 m2 )x ci +15 m2 x ce= 8.65 m2;

Area totale A = 18.65 m2; tempo di riverbero = 0.16*60/18.65=0.5 sec.

Auditorium da 500 posti: t riv = 5 sec (vuoto), 1.2 sec (pieno)

dipendenza dalla frequenzadipendenza dalla frequenza

Scelta del tempo di riverbero adattoScelta del tempo di riverbero adatto

aspetti di aspetti di ““chiarezzachiarezza”” (qualità acustica) (qualità acustica)

Parametri di qualità acustica Parametri di qualità acustica

Vivezza (tempo di riverberazione adatto)Vivezza (tempo di riverberazione adatto) Pienezza (rapporto fra intensità diretta e riflessa)Pienezza (rapporto fra intensità diretta e riflessa) Chiarezza (contrario di pienezza, importante per Chiarezza (contrario di pienezza, importante per

il parlato)il parlato) Intimità (senso di vicinanza fra sorgente ed Intimità (senso di vicinanza fra sorgente ed

ascoltatore, legata al tempo fra suono diretto e ascoltatore, legata al tempo fra suono diretto e primo riflesso)primo riflesso)

Calore (tempo lungo per i bassi, meno per gli Calore (tempo lungo per i bassi, meno per gli acuti)acuti)

Brillantezza (contrario di calore, tempi Brillantezza (contrario di calore, tempi confrontabili per bassi ed acuti)confrontabili per bassi ed acuti)

Trama (assenza di risonanze e di fuochi acustici)Trama (assenza di risonanze e di fuochi acustici) Fusione (equilibrio dei suoni nella sala)Fusione (equilibrio dei suoni nella sala) Insieme (equilibrio dei suoni sul palco)Insieme (equilibrio dei suoni sul palco) Rumore (interno ed esterno a basso livello)Rumore (interno ed esterno a basso livello)

Bibliografia Bibliografia EssenzialeEssenziale

E.Hecht , Fisica I – ZanichelliE.Hecht , Fisica I – Zanichelli

P. A. Tipler , Corso di Fisica I – ZanichelliP. A. Tipler , Corso di Fisica I – Zanichelli

A. Frova, Fisica nella musica – ZanichelliA. Frova, Fisica nella musica – Zanichelli

I. Johnston, Measured Tones – I.O.P.I. Johnston, Measured Tones – I.O.P.

J. R. Pierce, La Scienza del Suono – Zanichelli NCS J. R. Pierce, La Scienza del Suono – Zanichelli NCS 55

N. H. Fletcher, T.D. Rossing, The Physics of Musical N. H. Fletcher, T.D. Rossing, The Physics of Musical Instruments - SpringerInstruments - Springer