RIFRAZIONE DEL SUONO
Dopo aver letto questa sezione si sarà in grado di fare quanto segue:
- Definire rifrazione del suono e perché si verifica.
- Descrivere cosa si verifica quando un’onda sonora raggiunge l’angolo critico.
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Domande
- Cosa succede al suono che viaggia in un materiale quando entra in un altro materiale con un angolo normale rispetto alla superficie tra i due materiali (90 gradi rispetto alla superficie)?
- Cosa succede al suono che viaggia in un materiale quando entra in un altro materiale con un angolo diverso dal normale rispetto alla superficie tra i due materiali?
- Cosa succede al suono quando l’angolo incidente si avvicina essendo parallelo alla superficie?
Suono che viaggia tra materiali
Ricorda che il suono viaggia più velocemente in alcuni materiali rispetto ad altri. Le onde sonore viaggiano verso l’esterno in linee rette dalla loro sorgente fino a quando qualcosa interferisce con il loro percorso. Quando il suono cambia medium (entra in un materiale diverso) con un angolo diverso da quello di 90 gradi, viene piegato dalla sua direzione originale. Questo cambiamento nell’angolo di direzione è chiamato rifrazione. A causa dell’angolo, parte dell’onda entra prima nel nuovo mezzo e cambia velocità. La differenza di velocità fa sì che l’onda si pieghi. La velocità del suono in ogni materiale è determinata dalle proprietà del materiale (modulo elastico e densità) per quel materiale.
Nell’animazione seguente, viene mostrata una serie di onde piane che viaggiano in un materiale e entrano in un secondo materiale che ha una velocità acustica più elevata. Pertanto, quando l’onda incontra l’interfaccia tra questi due materiali, la porzione dell’onda nel secondo materiale si muove più velocemente della porzione dell’onda nel primo materiale. Si può vedere che questo fa sì che l’onda si pieghi.
L’angolo di rifrazione dipende dall’angolo che le onde hanno quando entrano nel nuovo mezzo e dalle velocità delle onde nei due materiali. La Legge di Snell descrive la relazione tra gli angoli e le velocità delle onde. La legge di Snell equipara il rapporto tra le velocità del materiale V1 e V2 al rapporto tra il seno degli angoli incidente (Q1) e rifratto (Q2), come mostrato nell’applet sopra e nella seguente equazione.
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Dove: VL1 è la velocità dell’onda longitudinale nel materiale 1. VL2 è la velocità dell’onda longitudinale nel materiale 2. |
Va notato che solo una parte del suono entra nel secondo mezzo. Una parte del suono viene anche riflessa nel primo mezzo. L’angolo che l’onda incidente fa con una linea normale all’interfaccia è uguale all’angolo che l’onda riflessa fa alla stessa linea normale. Va anche notato che quando l’angolo dell’onda incidente raggiunge un angolo abbastanza grande, l’onda sonora non entra più nel secondo materiale ma invece l’onda corre lungo l’interfaccia tra i due materiali. L’angolo in cui ciò si verifica è chiamato angolo critico.