Intensità Acustica o Intensità Sonora:

(15 dicembre 2018 - MB)

 

L’intensità acustica è, per definizione, il prodotto:

 

Intensità = Pressione x Velocità

Intensità = Pressione |Velocità>

 

Essendo la velocità una grandezza vettoriale (dotata di direzione e verso) anche l’intensità acustica è una grandezza vettoriale (dotata di direzione e verso). Questa è una complicazione che si cerca in tutti i modi di evitare (per esempio portando il punto di misura nel campo lontano delle sorgenti). Ne segue che questo aspetto vettoriale della intensità acustica viene quasi sempre sottaciuto. Molti finiscono per credere che l’intensità sia uno scalare. Ma non è così. L’intensità acustica si misura con la sonda intensimetrica. Dato che nei laboratori sono molto più diffusi i microfoni (sensibili alla pressione) si fa di tutto per utilizzare i microfoni. Questo si può fare quando velocità e pressione sono in fase (impedenza di radiazione resistiva) ovvero, ancora una volta, nel campo lontano delle sorgenti. Ne segue che, se non diversamente specificato, le misure si intendono eseguite nel campo lontano delle sorgenti. Questo impedisce di eseguire misure significative in ambienti ristretti e riflettenti senza ricorrere a tecniche particolari (esclusione del campo riflesso nel dominio del tempo).

 

 

Dato che la potenza acustica è pari al flusso dell’intensità acustica calcolato su una superficie chiusa, la potenza acustica calcolata sulla superficie di una sfera che non contiene sorgenti è nulla. Infatti tutto quello che entra da una parte esce dall’altra.

 

Una conseguenza della natura vettoriale dell’intensità acustica è che le sorgenti virtuali non modificano la potenza emessa da una sorgente reale

 

la figura qui a sinistra mostra due stanze adiacenti ma perfettamente isolate. In una è presente una sorgente sonora (in nero nella parte bassa della figura).

La sorgente reale eroga  potenza acustica. In nero è segnato anche un raggio sonoro di suono diretto. In rosso sono segnati i raggi sonori di suono riflesso. Sempre in rosso è segnata la sorgente virtuale dovuta alla parete di separazione tra le due stanze.

Nella stanza che contiene la sorgente virtuale non si ode alcun suono: la potenza acustica è nulla anche se vi abbiamo disegnato la sorgente virtuale.

La sorgente virtuale non esiste: e solo un espediente che consente di disegnare facilmente i raggi sonori del suono riflesso.

In prossimità della sorgente reale passano i raggi sonori riflessi (in rosso) ma questi entrano ed escono da una ipotetica superficie disegnata attorno alla sorgente e portano (alla potenza acustica) contributo nullo. Per il calcolo dell’SPL (non della potenza acustica) si deve invece sommare il contributo del campo diretto e del campo riflesso punto per punto.

 

L’intensità acustica rappresenta l’energia che attraversa, nell’unità di tempo la superficie unitaria.

L'intensità si misura con una sonda intensimetrica che è sensibile sia alla velocità che alla pressione che, in generale, non sono in fase.

 

L’intensità è il prodotto della velocità (dell’aria) per la pressione, dato che la pressione è, a sua volta il prodotto della velocità per la parte reale dell’impedenza di radiazione ne risulta che:

dove u è la  velocità di picco e quindi |u|2/ 2 è il modulo quadro della velocità efficace (RMS) quando la velocità stessa è sinusoidale. Per generalità è  opportuno indicare il valore efficace della velocità. Se l'impedenza di radiazione è puramente resistiva(parte immaginaria nulla) l'intensità acustica coincide con il suo modulo e può essere misurata con un microfono sensibile alla pressione.

 

Quando il vettore intensità acustica è, punto per punto, perpendicolare alla superficie di controllo si può calcolare come:

 

Intensità = (Potenza_Acustica)/Superficie

 

Se la superficie di controllo è una sfera:

 

Intensità = (Potenza_Acustica)/(4 p r2)

 

L’intensità è anche il prodotto della pressione per la velocità e quindi dipende dalla impedenza di radiazione caratteristica del mezzo che a sua volta dipende dalla forma del fronte d’onda (e quindi dalla geometria della sorgente). Tutto ciò rende l’intensità acustica una quantità difficile da misurare in campo semi_vicino.

 

Intensità acustica

I = Pressione x Velocità= P|V>

Intensità acustica

I = V2eff  Z caratteristica    (Z = P/V)

Intensità acustica

I = P2eff / Z caratteristica

Intensità acustica per onde piane

I = P2eff /(rc)

Intensità acustica in campo lontano

I = P2eff /(rc) = Ionde_piane

 

La densità di energia sonora

D = Intensità / c = P2eff / (cZ caratteristica)

La densità di energia sonora per onde piane

D = P2eff /(rc2)

 

A grande distanza dalla sorgente i fronti d'onda diventano sferici (o approssimabili come piani)  e l'impedenza di radiazione diventa indipendente dalla frequenza e puramente resistiva.

 

SI veda Potenza Acustica ed il suo calcolo.