Frequenza

La frequenza rappresenta il numero di oscillazioni dell'onda in un certo tempo. L'unità di misura è chiamata Hertz (Hz); quindi dire che un certo suono ha una frequenza di 440 Hz significa affermare che la sorgente sonora, ad esempio la corda di una chitarra oscillerà dalla sua posizione di equilibrio 440 volte in un secondo ed avremo così una nota chiamata La. Nella fig.A vediamo un'onda sinusoidale dove l'ntervallo di tempo prima della ripetizione dell'onda è indicato dal segmento orizzontale posto sopra chiamato periodo. Quindi possiamo dire che la frequenza ƒ di una data onda è inversamente proporzionale al periodo T

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Se consideriamo la frequenza in funzione dello spazio anzichè del tempo come riportato nella Fig.B avremo:

Fig.B

Dove landa è la lunghezza d'onda v è la velocità di propagazione (m/sec) che nel caso dell'aria è 344 ed ƒ è la frequenza.La velocità del suono dipende molto dalla densità del mezzo: è circa 1.500 m/s nell'acqua e circa 5.000 m/s nel ferro. Essendo un movimento di materia, nel vuoto non si trasmette, poiché non c'è materia da far oscillare.

Conoscendo la velocità e la frequenza di un suono, possiamo dunque calcolare la sua lunghezza d'onda; alla frequenza di 20 Hz, la lunghezza d'onda è pari a 17 metri, mentre a 20 kHz è pari a soltanto 17 mm.

Nella figura sopra è mostrata una tastiera di pianoforte con le relative altezze di tutte le note, si noti come per ogni ottava la frequenza di qualsiasi nota raddoppi di valore; ad esempio prendendo il La come riferimento troviamo la sequenza partendo dalla nota più bassa: 27.500 - 55 - 110 - 220 - 440 - 880 - 1760 - 3520 Hz.
Il nostro sistema percettivo non ci permette di sentire tutte le frequenze acustiche, ma solo un determinato "range" che variano da 20Hz a 20KHz, questo intervallo varia in più o meno da individuo a individuo anche e soprattutto in funzione dell'età anagrafica.

Un bambino può udire la parte estrema più alta di questo "range", mentre con l'età si tende naturalmente ad attenuare i suoni più alti. Le frequenze da 0,01 a 16 Hz circa si chiamano infrasuoni e non sono ascoltabili dall'uomo (anche se percepibili come vedremo quando tratterò di psicoacustica) ma solo da alcuni animali tipo pachidermi, cetacei ed altri animali di grande taglia i quali utilizzano queste frequenze estremamente basse a fini comunicativi. Infatti, come abbiamo visto prima dalla relazione di proporzionalità inversa tra lunghezza d'onda/periodo e frequenza, tali suoni permettono di raggiungere distanze più ampie rispetto ad altri con frequenze più alte. Questo permette ad esempio alle balene di "parlarsi" utilizzando gli infrasuoni anche a chilometri di distanza. In natura gli infrasuoni sono prodotti da fenomeni atmosferici come i tuoni e le tempeste, ma anche dai terremoti.

Viceversa gli ultrasuoni sono frequenze oltre i 20KHz e sono utilizzate ad esempio dai pipistrelli che le usano come un sofisticato radar, compensando in questo modo la mancanza della vista.