In che mo(n)do viviamo SUONO · naturale per costruire un mondo di pace è dovere di ogni persona,...

SUONOSUONO

9In che mo(n)do viviamo

non si vede ma si sente

libretto_SUONO_aggiornato_MOBI 26/09/13 09:55 Pagina 1

Via del Tecchione 36,20098 Sesto Ulterianowww.piccolacasaeditrice.it

Direttore editoriale: Davide CestariCoordinamento editoriale:Lorenzo MurnigottiIllustrazioni: Anna FormaggioSegreteria organizzativa: Angela Parnisari

Finito di stampare:settembre 2013 presso Arti Grafiche FiorinVia del Tecchione 36,20098 Sesto Ulteriano

Stampato con inchiostri ecologiciadatti ai bambini.

Largo 10 luglio 1976, 120822 Seveso (MB) tel. +3902806161.1fax [email protected] - www.flanet.org

Responsabili di progettoe coordinamento:G. Matteo Crovetto e Riccardo Falco

Testi di: Giovanni ZambonFoto di: Tania Feltrin

Consiglio di Amministrazionedella Fondazione Lombardiaper l’Ambiente

Presidente: Paolo ColombaniVicepresidente:Marcela Adriana Mc LeanPresidente del Comitatoscientifico: Marcello FontanesiConsiglieri: Maurizio Arena, GiovanniAzzone, Nicola Francesco Belizzi, GiovanniBottari, Marcello Fontanesi, Marcela Adria-na Mc Lean, Oronzo Raho, Angiolino Stella,Gianluca Gaetano Vago, Roberto Zoboli,Sindaco pro-tempore del Comunedi Seveso.Direttore: Fabrizio PiccaroloCoordinatore scientifico:Antonio Ballarin Denti

Con il patrocinio di

Carissimibambini,

proteggerel’ambientenaturale percostruire unmondo di pace

è dovere di ognipersona, ma per proteggere unacosa bisogna conoscerla. È perquesto motivo che è nata lacollana “Meravigliosambiente”,un viaggio, o meglioun’avventura, alla scopertadell’ambiente che ci circonda,per scoprirne la bellezza e laricchezza, spesso date perscontate.

Ad accompagnarci ci saràAviel, un simpatico uccellinoche, grazie alle informazioniraccolte da molti esperti chehanno studiato la nostra terrada cima a fondo, ci introdurràall’interno dei vari aspettidell’ambiente che ci circonda.

Buon lavoroa tutti!

Il Presidente,Paolo Colombani


Cari amici, daquando ci alziamo aquando andiamo aletto, le nostreorecchie sentono voci erumori...alcuni piacevoli,

altri meno. Voi direte “è normale!” Ed è vero…ma attenzione perché dietro a questosemplice fatto, si cela un misterioso eaffascinante fenomeno: il suono e io non vedol’ora di parlarvene!Affronteremo argomenti un po’ difficili come la vibrazione, lapropagazione, le onde sonore, la perturbazione dell’aria…ma iosono sicuro che con un po’ di aiuto, con tanti esperimenti edivertenti giochi non solo capirete tutto, ma ne rimarreteaffascinati come è capitato a me!Sapete che il mio argomentopreferito sono lesorgenti sonore?Si, perché ognisuono, amici, ancheil più lieve, èprodotto daqualcosa, nulla èlasciato al caso, manon è fantastico?Allora…siete pronti?Orecchie aperte!Inizia il viaggio…

Ciao!

1

Aviel


2

9 -Suono

Quando siamo in presenza di un suonoc’è sempre qualcosa che lo produce(sorgente sonora).

È possibile fare un sempliceesperimento: un righello appoggiato

sul bordo di un tavolo, se sollecitato,produce un suono tipico. Si può anche

notare come al variare della lunghezzasporgente del righello varia il suono.

Per descrivere il fenomeno sonoro questo perònon basta: è necessario che la vibrazione

generata dalla sorgente venga trasmessa al nostroorecchio, attraverso un mezzo di trasporto,generalmente l’aria.

iiiiiiiiiii

il suono è lasensazione originata

dalle vibrazionigenerate da un corpoeccitato, trasmesse

attraverso l’aria, cheraggiungono le nostre

orecchie.

Metti una mano sulla gola e pronuncia la vocale ‘i’ alungo; senti una vibrazione? Le tue corde vocalivibrano, spostano un po’ di aria che forma una spe-cie di onda. È un’onda che viaggia fino al tuo orec-chio che sente il suono. La stessa cosa succede conuna corda della chitarra, con un elastico ben teso,ma anche con il motore dell’automobile o il battitodelle mani... o delle ali!!

plinplin

clapclap

flapflap

Che cos’è il suono?


3

Il suono si propaga sotto forma di onde, unpo’ come avviene quando si lancia un sassoin uno stagno: le onde “trasportano” laperturbazione originata dall’impatto delsassolino con l’acqua.

Nell’acqua le onde si vedono,nell’aria no perché l’aria è troppotrasparente.

Contrariamente a quanto si possaimmaginare, nella propagazione delsuono non vi è trasporto di materia:le molecole dell’aria non si spostanodalla sorgente alle orecchie, maoscillano attorno alla posizione cheavevano prima di essere perturbate.Quello che giunge all’orecchio èproprio questa perturbazione.La vibrazione di un oggetto muove(comprime) l’aria che gli sta vicino e questa a sua volta muove(comprime) quella vicina e così via. La compressione (perturbazione)si propaga attraverso l’aria e giunge all’orecchio.

Come si propaga il suono?

In questo esperimento riportato in unodei primi testi di acustica (1960) èpossibile vedere, grazie ad uno specialeilluminamento, la perturbazione dell’ariacausata delle onde acustiche.

Che cos’è il suono?


4

propagazione dell’onda

oscillazione su/giù

Il suono oltre chenell’aria si propaga anchenei solidi e nei liquidi;l’importante è che ci siadella materia chepermetta la trasmissionedelle perturbazioniiniziali.

i suoni quindi sidiffondono nello

spazio sotto formadi onde sonore,proprio comela luce (onde

luminose)

9 -Suono

Il suono per propagarsi haquindi bisogno dell’aria!Infatti fuori dall’atmosferaterrestre non esistono suoni!In questa immagine è bendistinguibile lo stratodell’atmosfera terrestre e sene possono intuire ledimensioni.

Terra

Atmosfera

I cetacei, come questa balenottera,comunicano e cacciano grazie ai suoniche producono e sentono nell’acqua.

faaa


5

oscillazione su/giù

Per esempio attraversa lepareti di un appartamento.Ecco un esperimento da farein classe: provate a dare deicolpetti al termosifone edire ai compagni della classea fianco di appoggiare leorecchie sul termosifonedella loro aula: li sentirannochiaramente!

Anche con questo gioco, che forse avrete fatto qualche volta,potete rendervi conto che le onde sonore si muovono negli oggetti.

Sul fondo di ogni bicchiere fai un buchino: infila unestremo dello spago in ciascun buco e fai un nodo.

Prendi un bicchiere e dai l’altroa un amico. Allontanatevi affinché lospago sia ben teso.

Ora uno di voi due parla nel bicchierea bassa voce e l’altro ascolta.

La voce si sente perché le ondesonore si propagano attraverso il filo!

Il suono viaggia nei materia

li solidi

� 2 bicchieridi plastica rigida

� 6 m di spago� forbici

occorre:

1

2

3

4

ciao ciao


6

9 -Suono

La velocità del suono

La velocità del suono nell’aria è di 330 metri al secondo (m/s).Confrontata con la velocità dell’uomo (l’uomo più veloce viaggia a 10metri al secondo) con quella di un automobile (le auto di formula 1

viaggiano al massimo a 100 metri alsecondo) o con quella di una aereotransoceanico (250 metri alsecondo), la velocità del suonosembra molto alta; confrontata conquella della luce è invecebassissima. La velocità della luce èinfatti pari a 300.000 chilometri alsecondo (km/s) cioè a 300.000.000metri al secondo (m/s).

La velocità del suono qualche tempo fa sembrava segnare un confineinsuperabile per l’uomo; fu solo nel 1947 che Yeager, con un aereoche oggi risulterebbe del tutto inadatto, superò la velocità delsuono.

Ecco l’areo con cui Yeager superò per primo la barriera (o muro) delsuono. Oggi è normale per molti aerei da guerra viaggiare a velocitàsuperiori a quelle del suono (regime supersonico Mach=1): in alcunicasi riescono a superare anche di 5 volte la velocità del suono(regime ipersonico Mach = 5).

BOM!

peeeee


7

La velocità del suono

Due fenomeni a noifamigliari ci fanno capireche il suono ha una suavelocità e che questa èmolto più piccola di quelladella luce: il tempo chetrascorre tra un lampo eun tuono e il ritardo chec’è tra la luce dei fuochidi artificio e icorrispondenti scoppi.

Dalla misura del tempo che intercorre tra il lampoe il tuono è possibile capire a che distanza si trova iltemporale: se passano 3 secondi, ad esempio, vuol direche il temporale è a circa 1 Km. Allo stesso modo èpossibile capire a che altezza avviene lo scoppio di unfuoco d’artificio.

Nei liquidi il suono si propaga molto bene e la sua velocità (circa 1.500m/s), è superiore a quella nell’aria; per questo le balene e i capodogliriescono a comunicare e ad “organizzare i loro incontri” con una certafacilità. Nei solidi la velocità del suono è ancora superiore (nei metalli è dicirca 5.000 m/s). Questo è il motivo per il quale gli indiani riuscivano apercepire con buon anticipo l’arrivo del treno ascoltando il rumore chearrivava dai binari, oppure l’arrivo dei nemici ascoltando lo scalpitio deicavalli con l’orecchio appoggiato sul terreno.

Il suono nei liquidi e nei solidi

CRACK! pimpumpam

pumpum


Quello che noi vediamo del nostroapparato uditivo (le orecchie) èsolo una parte del complessosistema che ci permette di udire i suoni. L’orecchio infatti è compostoda tre parti: orecchio esterno, orecchio medio e orecchio interno.

L’orecchio esterno è costituito essenzialmente dal padiglioneauricolare, che ha lo scopo di raccogliere meglio le vibrazioniacustiche e dal timpano, una membrana molto sottile e sensibile cheviene fatta vibrare dalle perturbazioni dell’aria.Il timpano trasmette le vibrazioni agli ossicini (martello, incudine e

staffa) che costituiscono l’orecchio medio.Gli ossicini trasmettono,

amplificandole,le vibrazioni alla coclea.

La finestra ovale segna ilconfine con l’orecchiointerno nel quale vi è lacoclea, che ha il compitodi interpretare il segnaleacustico e i nervi uditiviche trasmettono il segnale

al cervello e checostituiscono l’ultima parte

dell’orecchio interno.

8

9 -Suono

Con le orecchie!

Come facciamo a sentire i s

uoni?

la staffaè l’osso più

piccolopresente nelcorpo umano


9

l’apparato uditivo

orecchioesterno

orecchiomedio

orecchiointerno

canaleuditivo

padiglioneauricolare

coclea

nervi uditivi

finestraovale

tromba dieustachio

canalisemicircolari

membranatimpanica

ossicini

Come facciamo a sentire i s

uoni?


10

9 -Suono

Le caratteristiche del suo

no

Immaginiamo di essere fermi in un punto: la frequenza di un’ondacorrisponde al numero di lunghezze d’onda che attraversano quelpunto in un secondo e si misura in Hertz (Hz). Quante più lunghezzed’onda “passano” nell’unità di tempo, tanto più la frequenza è alta eviceversa.L’orecchio umano può percepire suoni con frequenze che vanno da unminimo di 20 Hz a un massimo di 20.000 Hz. I suoni che hannofrequenze al di fuori di questo intervallo, pur esistendo, non vengonouditi dall’uomo: sono gli infrasuoni e gli ultrasuoni.I suoni corrispondenti alle basse frequenze sono chiamati gravi o,nel campo della musica, bassi. I suoni con frequenze alte sonochiamati acuti.

Il nostro apparato uditivo riesce a percepire suoni diversi grazie adue caratteristiche dell’onda sonora:

A queste due caratteristiche dell’onda sonora (delle onde in generalein realtà!) sono infatti legate la frequenza o “altezza” del suono e ilsuo livello o “volume”.

2. l’ampiezza,ovvero l’altezzadella “gobba”.

1 . la lunghezzad’onda, cioè ladistanza tra due“gobbe” dell’ondasonora.

lunghezza d’onda (λ)

1 - La frequenza

ampiezza (Y)


Come abbiamo detto l’orecchio umano non è in gradodi percepire tutti i suoni, vi sono invece animali chesono in grado di percepire suoni anche corrispondentia frequenze molto maggiori di 20.000 Hz(ultrasuoni).

I cani sono in grado di percepire frequenze fino a40.000 Hz.

I pipistrelli sono in grado di percepire frequenzefino a 100.000 Hz.

11

Le caratteristiche del suo

noi miei piccoli

quando hanno famefanno un versoacuto! E il tuofratellino osorellina?

suoni gravi (bassi):

bombom

plinplin

Prova a scrivere alcuni suoni chesono tipicamente gravi o acuti!

contrabbasso

sirena della nave

motore del camion

____________________

____________________

____________________

____________________

ottavino

fischietto dell’arbitro

pentola a pressione

____________________

____________________

____________________

____________________

suoni acuti (alti)


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9 -Suono

Il livello di un’ondaacustica èdirettamente collegatoalla sua ampiezza (y):più è grande il valoredell’ampiezza (cioè piùun’onda è alta),maggiore è il livello o“volume” percepito.

Il livello sonoro simisura in decibel (dB).A fianco ci sono alcuniesempi di livelli sonoriespressi in decibel.

2 - Il livello ampiezza (Y)

ciiiiip

AEROPLANO

AL DECOLLO

TRAFFICO

CITTADINO

CHIACCHIERATA

A VOCE ALTA

BRUSIO

IN BIBLIOTECA

SILENZIO IN

CASA DI NOTTERUMORI

DEL BOSCO

VOCE TV

RUMORI IN

UFFICIO

RUMORI IN

FABBRICA

MARTELLO

PNEUMATICO

PETARDI E

FUOCHI

D’ARTIFICIO

CONCERTO ROCK

Il “decibel” prende il nome daAlexander Graham Bell, loscienziato canadese di originiscozzesi che brevettò iltelefono e inventò, tra le altrecose, il citofono e il telegrafo.


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trrrr

drrrr

ssssch

wow

peeeieeee

weeeeeeeeeeooooo

o

100 decibel 90 decibel

80 decibel 60 decibel

PETARDI E

FUOCHI

D’ARTIFICIO


14

9 -Suono

Come si misura il suono?

firuli’

frush

frush

cipciiip

booooo

p!

ziiin-ziiiiin

fa la laaa

a


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La prima parte del microfono è una membrana metallica sensibilissima

(diaframma) che segue le perturbazioni dell’aria provocate dal suono

esattamente come la membrana timpanica.

Ad ogni movimento della membrana microfonica viene generata una

piccolissima scossa elettrica che viene poi amplificata dal

preamplificatore.

La funzione del preamplificatore è la stessa di quella degli ossicini

dell’orecchio medio.

Al preamplificatore è collegato lo strumento di misura (fonometro)

che elabora i segnali, calcola l’intensità e la frequenza. Un po’ quello

che fanno la coclea e il cervello dopo che hanno ricevuto il segnale dai

nervi uditivi.

Per misurare il suono l’uomo ha inventato uno strumento che “copia”

l’orecchio umano: il microfono è l’insieme dell’orecchio esterno e di

quello medio.

Come si misura il suono?

Microfono e fonometro


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9 -Suono

L’inquinamento acustico

du-duu

uwr

ooom

biiip

roar

Quando il livello di rumore a cui unapersona è sottoposta raggiunge valoritroppo elevati o l’esposizioneal rumore è prolungata,ci sono numeroseripercussionisull’organismo.

Studi scientifici sullapotenza dei rumori e deisuoni ci dicono che i rumoripiù forti come gli aerei infase di decollo, i motorinicon la marmitta bucata, lastrada a traffico intensopossono provocare disturbial sistema uditivo, allostomaco, al sistemarespiratorio e anche alcuore!


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L’inquinamento acustico

Per tutelare la salute dell’uomo sono state emanate numerose norme.In Italia in particolare esiste una legge che obbliga tutti i comuni asuddividere, secondo precisi criteri, il proprio territorio in classiacustiche all’interno delle quali esistono specifici limiti.Le classi a cui ogni punto del territorio può appartenere sono sei evanno dalla I, che è quella che richiede ilivelli più bassi (si riferisce a scuole,ospedali e parchi) alla VI, cheriguarda aree esclusivamenteindustriali.

booooo

p!pot pot

wooomdu-

duuu

biiip

roar

Per esempio, per gli edificiappartenenti alla classe acusticaIII, quelli cioè all’interno delle areegialle, i livelli di rumore massimiconsentiti durante il periodo diurnosono pari a 60 dB(A).


18

9 -Suono

Esperimenti sonori

1

2

3

� scatola di latta(tipo quella dei biscotti)

� carte colorate� colla� forbici� nastro adesivo

colorato o trasparente� 1 palloncino grande

occorre:Lava e asciugabene la scatola.Il coperchio nonserve.

Decora la scatola come vuoiricoprendola con la cartacolorata. Taglia il collo delpalloncino.

Tendilo sopra l’apertura della scatola e fissalocon un paio di giri di nastro adesivo. Ora puoisuonarlo con una bacchetta o con le mani!

costruisci uno strumento a

percussione


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Esperimenti sonori

Attacca ilcerchio su unaapertura deltubo con quattropezzetti dinastro adesivo.

Ricopri l’altraapertura con lacarta da fornoe fissala conl’elastico.

Accendi la candela eappoggiala sul tavolo.Avvicina il rotolo con ilbuchino vicino allafiamma.

Disegna sul cartoncinoun cerchio seguendo lacirconferenza del tubo.Ritaglia il cerchio e faiun buco con la puntadella matita.

Batti forte con le dita sulcartone. Vedrai che lafiamma della candelaondeggia (e a volte sispegne) perché investitadalle onde sonore cheescono dal buco.

Le onde sonore non si

vedono ma ci sono!

Può succedere che suoni

forti siano in grado di spostare gli oggetti; ad

esempio, un rumore molto forte può causare il

distacco di neve e ghiaccio provocando una

valanga. Se fai l’esperimento che segue avrai la

certezza dell’esistenza delle onde sonore!

1 2 3

4

5

� 1 candela� 1 cilindro di cartone� cartoncino� carta da forno� un elastico� fiammiferi o accendino� nastro adesivo� forbici

occorre:


9 - Suono

Alcune proprietà delle o

nde sonore

20

Fra le tante proprietà del suono ve n’è una di cui tutti facciamoesperienza e che ha numerosi applicazioni in diversi campiscientifici: si tratta della riflessione.

Quando un suono incontra unasuperficie, una sua parte vieneriflessa con un angolo uguale aquello incidente. Esattamente come quando la luceincontra uno specchio o unasuperficie che riflette!


Alcune proprietà delle o

nde sonore

21

L’esempio più noto è l’eco. Se la superficie che riflette l’ondaacustica è sufficientemente lontana si ha l’eco: il suono cheemettiamo rimbalza sul muro o sul monte che abbiamo di frontee torna alle nostre orecchie, che lo percepiscono come se fossestato prodotto da un'altra sorgente.

Prova a cantare con la testa sull’apertura di un un secchio: cosasuccede? La tua voce cambia timbro e sembra amplificataperché si riflette sulla parete interna del secchio e una partetorna al tuo orecchio.

AO-ao-a

o

CIAO!!


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9 -Suono

Vi sono numerosissime applicazionidi questa proprietà del suono.Come abbiamo visto nelle pagineprecedenti molti animali lasfruttano per evitare gli ostacoli,catturare le prede o percomunicare. Anche l’uomo haimparato a utilizzarla!

Ecografia

cavodellasonda

sonda

saccogestazionale

Con l’ecografia il medico può far vedere alla mamma il bambino che ènella pancia usando gli ultrasuoni! Un’apposita apparecchiaturaemette gli ultrasuoni a contatto del “pancione”; questi vengonoriflessi in modo diverso a seconda del tessuto che incontrano e l’ecodi ritorno viene trasformato in segnale luminoso (una specie diimmagine) su un apposito monitor.

pelle

muscoli

bambino


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Sonar

Con questo strumento le navi e isommergibili possono capire come èfatto il fondale marino e individuareeventuali ostacoli: animali marini, naviaffondate, asperità del fondale, altreimbarcazioni…Il sonar emette un suono (ilcaratteristico "ping" di tanti film) e“attende” l'eco di ritorno: in base altempo trascorso, determina la direzionedi provenienza e la distanza dell'oggettoche ha riflesso le onde sonore.


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9 -Suono

Luoghi da visitare

Se vuoi sperimentare alcune delle caratteristiche e dei fenomenilegati al suono, puoi farlo visitando “La stanza del suono”, unlaboratorio installato presso il Centro Studi e Ricerche diFondazione Lombardia per l’Ambiente a Seveso. Qui potrai vedere,sentire, capire ed entrare nel magico mondo… dell’acustica!

La prima parte dell’esperienza permetterà di verificare la naturaondulatoria del suono con l’aiuto di un semplice sistema diamplificazione: occhio la volume!!!

Nella seconda parte, si passa in uncorridoio appositamente realizzatocon materiale fonoassorbente: qui ilrumore, le parole, le canzoni e anchele grida risulteranno ovattati.

La sperimentazione si concludesvelando la natura geometrica delsuono: grazie a speciali specchiacustici sarà possibile percepiresuoni molto deboli generati adistanze anche molto elevate e sipotrà creare il fenomeno dell’eco.

La stanza del suono


La stanza del suono si trova a Seveso (MB),presso il Centro Studi e Ricerche della FLA,in Largo 10 luglio 1976,1 (ex piazza XXV aprile).

Per informazioni telefonareal numero 028061611 dal lunedì al venerdì.

Luoghi da visitare


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