Onde sonore

[cmfg.argh]

Ciao a tutti,
sto studiando le onde sonore ma non mi torna una cosa:
la velocità della propagazione del suono dipende dalla velocità delle particelle; se la temperatura aumenta la velocità del suono aumenta (per questo a 0°C in aria la velocità di propagazione del suono è 331 e a 20°C 343m/s).
Ma cosa succede se la densità dell'aria cambia? --> se diminuisce la velocità aumenta? se aumenta la velocità diminuisce? (giusto?!)
E poi...
Consideriamo la velocità di propagazione del suono in un solido. Perchè più il solido è denso più la velocità aumenta?
Se potete darmi una risposta ve ne sarei molto grato.
A presto.
CMFG

[antony_87]

"cmfg.argh":Ciao a tutti,
sto studiando le onde sonore ma non mi torna una cosa:
la velocità della propagazione del suono dipende dalla velocità delle particelle; se la temperatura aumenta la velocità del suono aumenta (per questo a 0°C in aria la velocità di propagazione del suono è 331 e a 20°C 343m/s).
Ma cosa succede se la densità dell'aria cambia? --> se diminuisce la velocità aumenta? se aumenta la velocità diminuisce? (giusto?!)
E poi...
Consideriamo la velocità di propagazione del suono in un solido. Perchè più il solido è denso più la velocità aumenta?
Se potete darmi una risposta ve ne sarei molto grato.
A presto.
CMFG

Ciao! Mi chiamo Antonio, ho letto la tua domanda sulle onde sonore e la loro velocità di propagazione.
Se quanto sto per dirti può esserti utile, ti posso dire che la velocità del suono dipende da vari fattori, fattori come la Temperatura, densità e pressione del fluido in cui il suono si propaga.(ho detto fluido perchè io ne ho studiato la propagazione purtoppo solo nei gas).
la Velocità del suono, che chiameremo Vs, è direttamente proporzionale alla temperatura e alla pressione del fluido, ma è inversamente proporzionale alla sua densità.
A questo ci si arriva intuitivamente dalla formula dei gas perfetti( se si assimila il gas come perfetto):
Pv = RT, con P pressione, v volume specifico (l'inverso della densità), R la costante dei gas perfetti (287,04) e T la temperatura del fluido.
La Vs è uguale a : radice quadrata di (kappa * P*v), avendo indicato con kappa il rapporto tra il calore specifico a pressione costante e quello a volume costante (per l'aria esso è pari a circa 1,41)
essendo P*v uguale a R*T la Vs si può scrivere pure come radice quadrata di (kappa*R*T)
se poniamo il termine "radice di kappa*R" fuori dalla radice che quindi varrà circa 20,05 , possiamo dire che la Vs è direttamente proporzionale alla radice quadrata della Temperatura assoluta.
Esaminando invece la prima formula della Vs che ho riportato( radice di kappa*P*v) essendo v l'inverso di "ro" la densità, ne deduciamo subito che all'aumentare di questo termine , che è posto al denominatore, la Vs decresce.
Per quanto riguarda i solidi, ripeto, non sono in grado di aiutarti, anzi se tu intanto fossi riuscito a trovare informazioni sull'argomento te ne sarei grato!
Spero di esserti stato di aiuto, sono disponibile a altri chiarimenti!
Antonio

[cmfg.argh]

Guarda ti ringrazio molto per la tua risposta; la propagazione nei solidi rimane purtroppo ad un punto morto. Vedo di trovare comunque delle informazioni.
Grazie ancora. A presto.
CMFG

PS: ho postato nella categoria generale una domanda che ti riporto: che cos'è esattamente l'eco e da cosa dipende? Potresti aiutarmi anche per questo?

[giuseppe87x]

La velocità $v$ di propagazione delle onde sonore in un fluido è data da:
$v=sqrt(B/rho)$
con $B=-(Deltap)/((DeltaV)/V)$ modulo di compressibilità e $rho$ densità del fluido.
A prima vista semprerebbe che la velocità dovesse essere maggiore nelle sostanze meno dense. In realtà le sostanze meno dense sono più compressibili di quelle più dense e questo è un modo come un altro per dire che hanno un modulo di compressibilità minore (si osservi il segno meno nella definizione di $B$). Dunque il modulo di compressibilità è maggiore nelle sostanze più dense e ciò spiega perchè la velocità di propagazione sia maggiore.

[mircoFN1]

"cmfg.argh":Guarda ti ringrazio molto per la tua risposta; la propagazione nei solidi rimane purtroppo ad un punto morto. Vedo di trovare comunque delle informazioni.
Grazie ancora. A presto.
CMFG

La propagazione delle onde elastiche nei solidi è un bel po' più complicata che nei fluidi. Nei fluidi l'unica cosa che può variare è la densità (le molecole sono libere e possono solo avvicinarsi o allontanarsi reciprocamente). Nei solidi invece le molecole (o gli atomi) sono tra loro collegati a formare un reticolo cristallino. Il reticolo può deformarsi in molti altri modi e quindi una perturbazione genera un certo quantitativo di onde di diverso tipo che si propagano nel solido a diverse velocità in diverse direzioni.
Anche prendendo il solido elastico più semplice che si possa pensare, si distinguono almeno due tipi di onde una è simile a quella dei fluidi e rappresenta una perturbazione di addensamento e rarefazione degli atomi che propaga, l'altra è una perturbazione di distorsione che non modifica la densità (se non ricordo male la prima è più veloce della seconda, nei metalli le velocità sono dell'ordine delle migliaia di m/s). Quando tali onde arrivano sulla superficie del solido inoltre interagiscono tra loro in modo ancora più complicato (un po' come le onde del mare).
I famosi (e temuti) effetti sussultori e ondulatori dei terremoti sono legati a questo fenomeno.
Se poi consideri il problema da punto di vista della meccanica quantistica.... beh lì tutto è onde!

Non è quindi un caso che non si trovi nulla di elementare su questo fenomeno nei testi di base di Fisica. Per comprenderne i principi si devono superare un po' di esami universitari di Matematica e di Fisica.

ciao

[cmfg.argh]

Grazie a tutti per l'aiuto...
A presto.
CMFG