Lab intensità e altezza

Da "Fisica, onde Musica": un sito web su fisica delle onde e del suono, acustica degli strumenti musicali, scale musicali, armonia e musica.

Modifica dell'intensità di un'onda

  1. Istruzioni
  2. Osservazioni
    • Avrai ascoltato che il suono (ovviamente) diventa più o meno intenso (è proprio ciò che intendiamo nel linguaggio di tutti i giorni).
    • Avrai notato che la forma d'onda varia la sua ampiezza. Deduci che l'intensità del suono (volume) è strettamente collegata all'ampiezza dell'onda.
  3. Argomenti collegati:l'onda sonora, percezione dell'intensità

Modifica della frequenza di un'onda

  1. Istruzioni
    • Clicca qui per avviare l'applet e seleziona nella finestra "Forme d'onda" Seno
    • Seleziona con il mouse Suono;
    • Varia, con l'apposito cursore, la Frequenza della fondamentale.
  2. Osservazioni
    • Avrai ascoltato che il suono diventa più o meno acuto (i musicisti direbbero che cambia la "nota"); deduci quindi che l'altezza percepita è strettamente correlata alla frequenza.
    • Argomenti collegati: l'onda sonora, percezione dell'altezza

Relazione tra intensità ed altezza (glissando in frequenza)

  1. Istruzioni
    • Clicca qui per avviare l'applet e seleziona nella finestra "Forme d'onda" Seno
    • Seleziona con il mouse Suono;
    • Regola il volume ad un livello intermedio (NOTA: potrebbe essere più efficace mettere il volume al massimo e cambiare il volume dal comando sulla cuffia o sul tuo PC.)
    • Mantenendo il volume costante, agisci con l'apposito cursore sulla frequenza della fondamentale variandola dal minimo al massimo valore possibile.
    • Mettendo sul minimo valore di frequenza, aumenta il volume in modo che il suono diventi udibile
  2. Osservazioni
    • Quando il suono diventa più grave l'intensità percepita diminuisce fino ad azzerarsi, mentre quando il suono diventa più acuto l'intensità percepita aumenta fino al limite della sopportazione.
    • Osserva che nel processo l'ampiezza dell'onda, che nel primo esperimento sembra essere il fattore che determina l'intensità, rimane invariata.
    • L'ampiezza, benché determinante, non è il fattore esclusivo per determinare l'intensità percepita.
  3. Per saperne di più: visita la pagina percezione dell'altezza nella quale viene chiarito il concetto di curva isofonica che spiega la dipendenza dell'intensità percepita dalla frequenza del suono.

Relazione tra intensità ed altezza (glissando in ampiezza)

  1. Istruzioni
    • Clicca qui per avviare l'applet e seleziona nella finestra "Forme d'onda" Seno
    • Seleziona con il mouse Suono;
    • Prova a regolare il volume ad un livello confortevole (NOTA: potrebbe essere più efficace mettere il volume al massimo e cambiare il volume dal comando sulla cuffia o sul tuo PC.)
    • Inizia a variare il volume con l'apposito cursore ed ascolta attentamente l'altezza del suono.
  2. Osservazioni
    • Quando il suono diventa più forte sembra anche che diventi leggermente più grave, (cioè la sua altezza sembra diminuire), mentre quando il suono diventa più debole sembra anche che diventi leggermente più acuto (cioè la sua altezza sembra aumentare).
    • La frequenza dell'onda non è cambiata eppure si osserva una variazione dell'altezza percepita indotta dalla variazione di intensità del suono.
    • L'esperimento dimostra una correlazione tra intensità ed altezza: la frequenza del suono anche se è il fattore determinante per produrre la sensazione di altezza del suono (come mostrato nell'esperimento precedente), non è il fattore esclusivo.
    • Tale fatto ha conseguenze importanti per i musicisti e per gli ascoltatori: ascoltare un tenore in prima fila dove l'intensità del suono è molto alta, o un passaggio orchestrale dal pianissimo al fortissimo, può determinare significativi scostamenti nella frequenza percepita con una sensazione di nota calante (più grave rispetto all'intonazione corretta).
  3. Argomenti collegati: l'onda sonora, percezione dell'altezza e percezione dell'intensità.

Battimenti

  1. Istruzioni
    • Clicca qui per avviare l'applet e seleziona nella finestra "Trasformazioni" "Cancella tutto"
    • Varia, con l'apposito cursore, la Frequenza della fondamentaleabbassandola fino al valore minimo (9 Hz)
    • Agendo sulla palette delle ampiezze aumenta al massimo l'ampiezza di due armoniche consecutive (in tal modo sovrapporrai due armoniche che differiscono in frequenza proprio per la frequenza della fondamentale). Scegli armoniche nella zona attorno ai 200 Hz affinché sia soddisfatta la condizione di battimento, cioè la differenza tra le due frequenze in gioco sia molto minore del valore delle singole frequenze).
    • Se vuoi sentire l'effetto sonoro del battimento attiva "suono" nell'apposita finestra.
  2. Osservazioni
    • La forma d'onda derivante dalla sovrapposizione di due onde che soddisfano la condizione di battimento mostra il classico carattere di "doppia periodicità": il segnale viene "modulato" in ampiezza con una frequenza pari a quella di battimento.
    • Dal punto di vista sonoro la modulazione dell'ampiezza produce una variazione dell'intensità del suono percepito; vista la bassa frequenza di battimento scelta, il suono assume un carattere intermittente.
  3. Altri esperimenti
    • Lasciando attivo "suono", prova ad aumentare progressivamente la "Frequenza della fondamentale" . Il carattere di intermittenza diventa meno percepibile: il suono assomiglia a quello emesso da "colombe" che tubano e risulta sgradevole all'ascolto ("dissonante").
    • Prova ad allontanarti progressivamente dalla condizione di battimento: aumentando la frequenza della fondamentale e scegliendo armoniche più basse in frequenza (es. la seconda e terza) il carattere di doppia periodicità della forma d'onda diventa meno evidente. Dal punto di vista sonoro il suono diventa gradevole ("consonante"): non si percepiscono i due suoni come distinti.
    • Ripeti l'esperimento precedente in questo modo:
      • ascolta per un po', separatamente, le due armoniche da sovrapporre in modo da abituare l'orecchio alla percezione della loro frequenza;
      • ora inizia a sovrapporre alla seconda armonica, la terza armonica: aggiungendo un'onda di frequenza maggiore ti aspetteresti di ottenere un suono più "acuto"; sorprendentemente sentirai che il suono si abbassa (diventa più grave) come se la frequenza fondamentale, seppur non invitata, entrasse a far parte della sovrapposizione delle sue armoniche. E' questo il fenomeno percettivo dell'altezza virtuale. Se vuoi approfondire la questione visita le pagine percezione dell'altezza.
      • Se vuoi verificare che il suono grave percepito ha proprio la frequenza della fondamentale inseriscila effettivamente agendo sulla "paletta" della sua ampiezza.
  4. Argomenti collegati: percezione dell'altezza, fisiologia del sistema uditivo e Bande critiche
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