Dubbio tubo a percussione
ciao a tutti!
non mi sono mai spiegato una cosa...come fa un tubo aperto da entrambe le parti ad emettere suoni? qual'è il principio fisico?
ci provo iniziando con un disegno:
ho un tubo di sezione $A = \pi r^2$, di lunghezza $h$ e di un materiale la cui densità è $\rho$.
quando lo percuoto su un bordo come in figura (una paletta o simile) l'aria nel tubo viene compressa e quindi si ha una pressione maggiore rispetto all'esterno. In particolare si ha una pressione dovuta alla paletta pari a $P_p = \frac {F} {A}$.
questa compressione viene propagata a tutte le particelle dell'aria nel tubo e quindi si viene a creare una perturbazione ondosa di frequenza $f$ e lunghezza d'onda $\lambda$.
sappiamo che la velocità del suono a livello del mare è $V_s = 340.29 m / s$ (dati Google).
volendo ricavare la frequenza di quest'onda (la quale determina la "nota" emessa) dobbiamo ricorrere alla formula della velocità:
$V = \frac {h} {\Delta t} = V_s$ dove $\Delta t$ è il tempo impiegato dall'onda per percorrere l'intero tubo.
sapppiamo anche che deve valere:
$V = \frac {\lambda} {T} = \lambda f$
e quindi:
$\frac {h} {\Delta t} = \lambda f = V_s$
bene...ammesso e non concesso che sia tutto esatto fin qui (in particolare sospetto di aver sbagliato ad eguagliare le due velocità, dato che non sono sicuro che nel tubo io ho un numero intero di lunghezze d'onda), come faccio a ricavare e calcolare per un tubo qualsiasi la frequenza di un'onda sonora dell'aria interna percossa dall'esterno?
grazie in anticipo
Giulio
non mi sono mai spiegato una cosa...come fa un tubo aperto da entrambe le parti ad emettere suoni? qual'è il principio fisico?
ci provo iniziando con un disegno:
ho un tubo di sezione $A = \pi r^2$, di lunghezza $h$ e di un materiale la cui densità è $\rho$.
quando lo percuoto su un bordo come in figura (una paletta o simile) l'aria nel tubo viene compressa e quindi si ha una pressione maggiore rispetto all'esterno. In particolare si ha una pressione dovuta alla paletta pari a $P_p = \frac {F} {A}$.
questa compressione viene propagata a tutte le particelle dell'aria nel tubo e quindi si viene a creare una perturbazione ondosa di frequenza $f$ e lunghezza d'onda $\lambda$.
sappiamo che la velocità del suono a livello del mare è $V_s = 340.29 m / s$ (dati Google).
volendo ricavare la frequenza di quest'onda (la quale determina la "nota" emessa) dobbiamo ricorrere alla formula della velocità:
$V = \frac {h} {\Delta t} = V_s$ dove $\Delta t$ è il tempo impiegato dall'onda per percorrere l'intero tubo.
sapppiamo anche che deve valere:
$V = \frac {\lambda} {T} = \lambda f$
e quindi:
$\frac {h} {\Delta t} = \lambda f = V_s$
bene...ammesso e non concesso che sia tutto esatto fin qui (in particolare sospetto di aver sbagliato ad eguagliare le due velocità, dato che non sono sicuro che nel tubo io ho un numero intero di lunghezze d'onda), come faccio a ricavare e calcolare per un tubo qualsiasi la frequenza di un'onda sonora dell'aria interna percossa dall'esterno?
grazie in anticipo
Giulio
Risposte
Dunque spero di aver capito bene la tua domanda e secondariamente di non dire fesserie
Se tu percuoti il tubo da un lato senza utilizzare una membrana (che vibrerebbe generando un suono di una certa frequenza), crei una sola onda di pressione che poi esce dalla parte opposta del tubo... sbaglio a interpretare la tua domanda? Perché in questo caso non avrebbe senso parlare di frequenza
Se tu percuoti il tubo da un lato senza utilizzare una membrana (che vibrerebbe generando un suono di una certa frequenza), crei una sola onda di pressione che poi esce dalla parte opposta del tubo... sbaglio a interpretare la tua domanda? Perché in questo caso non avrebbe senso parlare di frequenza
no, probabilmente hai ragione tu quindi da un lato del tubo si dovrebbe appilcare una membrana...questa poi mi darà le caratteristiche della frequenza, giusto? e in che modo?
grazie
quindi da un lato del tubo si dovrebbe appilcare una membrana...questa poi mi darà le caratteristiche della frequenza, giusto? e in che modo?grazie
Esatto. Se tu nel punto in cui percuoti hai una membrana che chiude il tubo, essa vibrerà in seguito alla percussione di una frequenza propria che dipende da vari fattori (dal materiale, dalle sue dimensioni, dalla tensione superficiale).
Discorso analogo se chiudi il tubo con la membrana e invii un'onda di pressione: quando questa raggiunge la membrana, la fa oscillare di frequenza propria (è come se inviassi la percussione dal di sotto in figura), il sistema emetterà quindi un suono alla frequenza di oscillazione della membrana
Discorso analogo se chiudi il tubo con la membrana e invii un'onda di pressione: quando questa raggiunge la membrana, la fa oscillare di frequenza propria (è come se inviassi la percussione dal di sotto in figura), il sistema emetterà quindi un suono alla frequenza di oscillazione della membrana
quindi la frequenza (e di conseguenza il suono percepito) non dovrebbe dipendere dalla lunghezza del tubo, vero?
Non è proprio così perché anche nel caso di tubo chiuso a un lato c'è un altro discorso da tenere conto: quando l'onda di pressione arriva a fine tubo (lato aperto), una parte di questa genera un impulso che viene riflesso indietro e se le membrana continua a vibrare, questo impulso di ritorno contribuisce alla modifica della frequenza, la frequenza risultante alla fine dipende anche dalla lunghezza del tubo
mmm, capito....sapresti indicarmi qualche testo, link o lettura per approfondire? sono convinto che tu e molti del forum potrebbero aiutarmi a descrivere questo fenomeno nei particolari (per avere alla fine l'espressione della frequenza ascoltata in funzione dell'insieme di caratteristiche del sistema) però non voglio approfittare di voi
grazie
grazie
ok, darò una lettura
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