Come si propaga il suono?

Approfondimento a cura di Bruna Fiorini
(estratta dal concorso per le scuole: "Velocità Relative Silver Award Scienza per Tutti 2002)

scienzapertutti_propagazione_suono_jetLa velocità del suono ai tempi di Marsenne era una velocità molto grande. Allora in una corsa di cavalli si raggiungeva la velocità massima di 60 chilometri all’ ora, ben lontana da quelle dei i mezzi di locomozione dei nostri giorni. Gli aerei viaggiano a velocità vicine, e talvolta anche superiori, alla velocità del suono. Ma procediamo per ordine. Cosa è il suono? Come si propaga? Facciamo un piccolo esperimento. Se percuotiamo l’orlo di un bicchiere con la lama di un coltello, otterremo un suono, e nello stesso tempo potremo, toccando il bicchiere, sentire che esso vibra. Il suono è dovuto alle vibrazioni dei corpi elastici, del vetro in questo caso. Le vibrazioni del vetro si trasmettono all’aria e arrivano poi al nostro orecchio. Il nostro orecchio è capace di percepire le vibrazioni sonore purché esse non siano meno di 16 al secondo e non siano più di 40.000 al secondo.

Una caratteristica del suono è che nel vuoto non si trasmette. Ha bisogno di una sostanza elastica in cui la sua onda può propagarsi. Le celesti armonie non sono udibili nello spazio vuoto! Avevamo detto che alcuni aerei moderni possono superare la velocità del suono. Cosa accade allora? Quando l’aereo si muove a velocità più basse di quella del suono le onde si allargano in tutte le direzioni e si allontanano dal corpo dell’aereo. Quando invece l’aereo procede a velocità maggiore di quella del suono nell’aria, le onde che partono dal muso dell’aereo sono compresse, quelle che partono dalla coda si allargano. Pensiamo a un motoscafo, anche esso si sposta più velocemente delle onde che genera, le onde invece di allargarsi attorno all’imbarcazione si dispongono a triangolo con il vertice sulla prua del motoscafo. Come le onde di un motoscafo arrivano a riva dopo che il motoscafo e’ transitato, così il cono di onde sonore viene trascinato dall’aereo e si allarga sulla sua coda. A terra le onde sonore ci arrivano con ritardo e percepiamo il rumore dopo che l’aereo è passato sulla nostra verticale. E’ il booom..il superamento della barriera del suono. Al momento del superamento della velocità del suono, in particolari condizioni di umidità la compressione delle onde sonore può provocare la formazione di nuvole di vapore. Questa eccezionale foto è stata ripresa nel 1999, l’aereo è un Hornet FA/14 nel momento in cui supera la barriera del suono.

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