Intensità Sonora e DecibelQuanta energia trasporta un suono e come si misura il suo livello

Dal suono all'energia che trasporta

Un'onda sonora trasporta energia. Quanta ne arriva al nostro orecchio dipende dalla potenza della sorgente e da quanto siamo lontani. Per quantificare tutto questo si usano due grandezze: l'intensità sonora e il livello di intensità sonora (i decibel).

Concetto Chiave:

L'orecchio umano percepisce un intervallo enorme di intensità: per questo il livello sonoro si misura con una scala logaritmica, i decibel, molto più vicina a come percepiamo davvero i suoni.

1. Che cos'è l'Intensità Sonora

Descrizione: l'intensità è la potenza che attraversa una superficie, divisa per l'area di quella superficie.
  • I = P / A
  • P è la potenza (in watt), A l'area (in m²)
  • L'intensità si misura in W/m²

2. La Legge dell'Inverso del Quadrato

Descrizione: una sorgente puntiforme irradia in tutte le direzioni. La stessa potenza si distribuisce su sfere sempre più grandi, quindi l'intensità cala rapidamente con la distanza.
Formula: I = P / (4πr²). Raddoppiando la distanza l'intensità diventa un quarto (r → 2r ⇒ I → I/4): è la legge dell'inverso del quadrato.

3. Il Livello di Intensità (Decibel)

Descrizione: il livello sonoro confronta l'intensità con una soglia di riferimento, usando il logaritmo.
La formula del decibel:
  1. β = 10 · log₁₀(I / I₀)
  2. I₀ = 10⁻¹² W/m² è la soglia di udibilità
  3. Alla soglia (I = I₀) si ha β = 0 dB
Il logaritmo comprime un intervallo di intensità enorme (oltre dodici ordini di grandezza) in una scala maneggevole da 0 a circa 130 dB.

4. Un Esempio in Decibel

Descrizione: calcoliamo il livello sonoro di un'intensità data, e vediamo l'effetto del raddoppio.
Dati: I = 10⁻⁶ W/m²
  1. β = 10 · log₁₀(10⁻⁶ / 10⁻¹²) = 10 · log₁₀(10⁶)
  2. β = 10 · 6 = 60 dB
  3. Raddoppiare l'intensità aggiunge solo ≈ 3 dB (10 log 2 ≈ 3)

5. La Scala dei Decibel

Descrizione: alcuni suoni comuni sulla scala dei decibel, per dare un riferimento concreto.
Riferimenti:
  • Soglia di udibilità: 0 dB · Sussurro: 30 dB
  • Conversazione: 60 dB · Traffico intenso: 80 dB
  • Concerto rock: 110 dB · Soglia del dolore: 130 dB
Ogni +10 dB corrisponde a un'intensità 10 volte maggiore. Oltre 85 dB prolungati c'è rischio per l'udito.

Riepilogo

Per descrivere "quanto è forte" un suono:

  1. Intensità: I = P/A, in W/m²
  2. Distanza: I = P/(4πr²), cala con il quadrato della distanza
  3. Livello sonoro: β = 10 log₁₀(I/I₀), in decibel
  4. Scala logaritmica: +10 dB significa intensità ×10

L'intensità sonora chiude il discorso sulle onde meccaniche. Le prossime tappe spostano l'attenzione sulle onde luminose (riflessione e rifrazione) e sull'elettrostatica.

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