Perché quando si mette la testa sotto l'acqua nella vasca da bagno i rumori della casa si sentono meglio?

Il fatto può apparire ancora più strano se si ricorda che il suono passa con grande difficoltà dall'aria all'acqua, e viceversa (questo fatto ha anche importanti applicazioni riguardo al funzionamento dell'orecchio medio e dell'ecografia medica).

Infatti l'impedenza dell'aria è solo circa un tremillesimo di quella dell'acqua, e questo significa che quasi tutta l'energia acustica che proviene da uno dei due mezzi e incide all'interfaccia tra aria e acqua viene riflessa, e non trasmessa nell'altro mezzo.

Invece la trasmissione è possibile tra l'acqua e le pareti solide della vasca. Se ne conclude che i suoni che si sentono con la testa sott'acqua provengono dalle vibrazioni trasmesse direttamente alle strutture dell'edificio. Si sentiranno quindi bene tonfi, calpestii e rumori che si producono per urti, ma non altrettanto le conversazioni.

• Su questi temi si vedano le pagine impedenza, adattamento di impedenza, rifrazione, rifrazione in una dimensione, e si sperimenti con l'app Onde 2D, per esempio seguendo uno dei percorsi guidati sulla rifrazione.

Un'ultima nota riguarda l'effetto straniante che possono avere i suoni percepiti nell'acqua (per esempio anche nel mare). Esso dipende in parte dal fatto che la localizzazione spaziale della sorgente sonora dipende molto dalla misura, effettuata dal cervello, della differenza dei tempi di arrivo dei suoni alle due orecchie. Ora, in acqua la velocità del suono è circa quattro volte superiore a quella in aria, e le differenze di tempo tra le due orecchie diventano circa quattro volte più piccole di quelle a cui il cervello è abituato. Quindi la localizzazione diviene molto più imprecisa, e spesso impossibile. I suoni sembrano provenire "da tutte le parti".

• Su quest'ultimo argomento si veda la pagina sulla localizzazione della sorgente sonora

Perché nella doccia si ha spesso la sensazione di cantare meglio?

In condizioni normali il suono che emettiamo è recepito dal nostro sistema uditivo sia per mezzo della conduzione ossea sia per via aerea: il suono che esce dalla bocca aggira la testa e raggiunge le orecchie. All'aperto, però, quasi nessun suono ci ritorna riflesso dall'ambiente. Le pareti del box doccia aumentano ovviamente la quantità di energia riflessa che arriva al nostro timpano. A causa delle ristrette dimensioni del box, esse riflettono in modo particolarmente efficiente onde aventi frequenze vicine proprio a quelle del canto, portando alla formazione di onde stazionarie che, arrivando al nostro timpano, rinforzano l'onda sonora originariamente emessa. Se vuoi approfondire in che modo le dimensioni dell'ambiente selezionano le frequenze delle onde stazionarie visita le pagine acustica architettonica ed interferenza tra onde riflesse.

È vero che appoggiando l'orecchio alle rotaie si può sentire il rumore del treno che arriva molto prima di sentirlo in aria?

Si tratta di un esempio un po' datato, anche se corretto, per indicare una prova del fatto che la velocità del suono nei solidi è molto superiore alla velocità del suono in aria.

Un esempio del genere sembra particolarmente appropriato nel mondo del far west appena colonizzato, dove interminabili tratte ferroviarie, su cui viaggiavano lenti e rarissimi treni, si stendevano in spazi sconfinati e silenziosi. Se si considera però che i treni allora andavano a carbone, e lasciavano una vistosa scia di fumo, può darsi che accostare l'orecchio al binario non fosse il modo più rapido di accorgersi dell'arrivo di un treno.

Oggigiorno, considerando che il traffico dei treni è incredibilmente più denso e frequente, che buona parte dei binari passa in zone urbane, o comunque in zone relativamente rumorose, e che ad ogni incrocio c'è un segnale luminoso ed acustico di passaggio a livello, non sembra il caso di usare questa tecnica per convincersi della sua veridicità.

• Si vedano invece le pagine su velocità delle onde meccaniche, velocità del suono, e velocità del suono nei mezzi.

In certe sale da concerto ho visto dei pannelli bucherellati appesi alle pareti. A che cosa servono?

Essi servono a modificare le caratteristiche di assorbimento delle pareti cioè il rapporto tra la frazione di energia che arriva alle pareti e quella che viene da esse assorbita. Come spiegato nella pagina relativa all'acustica architettonica è possibile modificare in parte le caratteristiche acustiche di una sala (a seconda del tipo di musica eseguita) modificandone in parte gli arredi mobili (tendaggi, pannelli semoventi, aggiunta di tappeti, moquette ecc..). La geometria degli arredi mobili (ad esempio la presenza di buchi) è finalizzata all'assorbimento selettivo di certe frequenze.

Un rumore esterno può far vibrare il vetro di una finestra? E il doppio vetro aiuta?

Sì, anzi è proprio così che il rumore entra: l'onda sonora esercita una pressione variabile sul vetro, che si mette a vibrare e irradia a sua volta suono nella stanza. Un rumore reale contiene molte frequenze: il vetro vibra più intensamente a quelle vicine alle sue frequenze proprie (vedi risonanza).

• Vetro singolo. Quanto più il vetro è pesante, tanto meno si lascia mettere in vibrazione: l'isolamento aumenta di circa 6 dB per ogni raddoppio della massa per unità di superficie o della frequenza ("legge della massa"). Fa eccezione una banda di frequenze, intorno ad alcune migliaia di Hz per i vetri comuni, in cui le onde di flessione del vetro "seguono" l'onda sonora e l'isolamento peggiora (effetto di coincidenza).
• Doppio vetro. Il vetro esterno, vibrando, mette in vibrazione l'aria dell'intercapedine, che a sua volta mette in vibrazione il vetro interno. I due vetri e l'aria tra di essi formano un sistema massa-molla-massa con una sua frequenza di risonanza, che per un vetrocamera comune (due vetri di 4 mm e 12 mm d'aria) cade intorno ai 250 Hz: lì l'isolamento è peggiore di quello di un vetro singolo dello stesso peso. Sopra quella frequenza il doppio vetro isola molto meglio. Funziona meglio con intercapedini larghe e vetri di spessore diverso, così che le loro risonanze non coincidano.
• Anche quando l'aria non c'è (vetri sotto vuoto) la vibrazione può passare attraverso il telaio e il muro, quindi i dettagli costruttivi contano quanto i vetri.

Le basse frequenze, come il rombo di motori, compressori o impianti a vapore, sono le più difficili da fermare con qualunque tipo di vetro.

Perché l'eco ripete solo l'ultima sillaba di una parola?

Quando un suono si sovrappone a una sua copia ritardata, i due vengono percepiti come suoni distinti solo se il ritardo supera una certa soglia. La soglia dipende dal tipo di suono: per le sillabe del parlato è dell'ordine di un decimo di secondo. Le riflessioni che arrivano prima si fondono con il suono diretto: ne cambiano il timbro e lo rinforzano (è ciò che accade in ogni stanza), ma non formano un'eco. Poiché in un decimo di secondo il suono percorre circa 34 m, per sentire un'eco la parete riflettente deve trovarsi ad almeno 17 m circa (andata e ritorno).

Si sente solo l'ultima sillaba perché le eco delle sillabe precedenti arrivano mentre si sta ancora parlando. Per esempio, dicendo "casa" davanti a una parete lontana, l'eco di "ca" torna mentre si pronuncia "sa": la voce diretta, che viene da più vicino ed è molto più intensa, la copre (mascheramento). L'eco di "sa" arriva invece quando si è smesso di parlare, quindi si sente chiaramente. Se la parete è molto lontana si può sentire ripetuta tutta la parola.

Le barriere antirumore con il bordo superiore arrotondato o sagomato riducono la diffrazione?

Un poco, ma non la eliminano. Una barriera funziona perché il suono, per raggiungere chi sta dietro, deve diffrangersi attorno al bordo superiore. L'attenuazione dipende soprattutto dalla differenza δ tra il percorso che passa sopra il bordo e quello diretto, confrontata con la lunghezza d'onda λ. Una formula empirica molto usata (di Maekawa) dà un'attenuazione di circa

${\displaystyle \mathrm{\Delta }L\approx 10{\log }_{10}(3+20N)\mathrm{d}\mathrm{B},N=\frac{2\delta }{\lambda }}$

Per esempio, con δ = 0,5 m a 500 Hz (λ ≈ 0,68 m) si ottengono circa 15 dB. Le basse frequenze, con lunghezze d'onda grandi, sono attenuate meno: per questo la barriera conta soprattutto per la sua altezza.

I bordi sagomati (a T, a Y, con cilindri o elementi in materiale fonoassorbente) creano una diffrazione multipla o assorbono parte del suono vicino al bordo. Rispetto a una barriera semplice della stessa altezza guadagnano in genere pochi decibel (spesso tra 1 e 3 dB, a seconda della forma e della frequenza), più o meno come se la barriera fosse un po' più alta. Non c'è nulla di magico nella forma arrotondata in sé: conta come il bordo modifica i percorsi e quanto suono assorbe.