I suoni e i rumori dell'ambiente sono percepiti dal timpano nell'orecchio perché sono variazioni della pressione dell'aria. Le vibrazioni del timpano provocano, attraverso un insieme di minuscoli organi nell'orecchio interno, l'invio di un segnale nervoso al cervello. Il segnale corrisponde a una sensazione di piacere, se il suono è una nota musicale, oppure a una sensazione di dolore, se il rumore è prodotto da un martello pneumatico, passando attraverso una ampia gamma di sfumature intermedie.
Le onde sonore riempiono l'ambiente e si sovrappongono, dando origine a un fenomeno tipico della nostra società, l'inquinamento acustico. Vivere a pochi metri da una strada di grande traffico o lavorare in una azienda che utilizza processi di produzione molto rumorosi provoca nel lungo periodo lesioni dell'apparato uditivo e anche disturbi psicologici.
La capacità di percepire i suoni udibili dipende dalla variazione di pressione che essi esercitano sul timpano. La soglia minima standard è dell'ordine di grandezza di 2 x 10-5 Pa (abbreviazione di Pascal, unità di misura della pressione) nell'intervallo fra 700 e 6000 Hz. Si tratta di un valore estremamente piccolo, se paragonato con il valore della pressione atmosferica (che è pari a 101300 Pa), così che il rapporto risultante è uno su cinque miliardi: dunque l'apparato uditivo ha una sensibilità elevatissima.
Per frequenze inferiori e superiori, la variazione di pressione necessaria per udire il suono aumenta rapidamente. Per esempio, per percepire un suono di 20 Hz occorre una pressione superiore a 2 x 10-2 Pa, cioè pari a circa mille volte la soglia minima standard.
L'intervallo delle variazioni di pressione a cui è sensibile il timpano è relativamente ampio.
Fra la soglia minima udibile e la soglia massima sopportabile intercorrono dieci ordini di grandezza. Per valori superiori a 102 Pa le onde provocano una sensazione crescente di dolore fino a provocare lesioni e, al di sopra della soglia massima di 105 Pa, la morte.
La scala mostrata nella figura sotto visualizza i valori della variazione di pressione delle onde sonore percepite dall'uomo, dalla soglia minima alla soglia massima sopportabile. Per poter rappresentare in un diagramma un campo di valori così ampio, la scala utilizzata non è lineare, ma logaritmica.
Una scala lineare applica una legge additiva, cioè a ogni passo su questa scala si aggiunge il valore del passo. Per esempio, in una scala lineare di pressione con passo 1 Pa, tre passi dopo la tacca 5 Pa si trova la tacca 8 Pa.
Una scala logaritmica applica invece una legge moltiplicativa, cioè a ogni passo su questa scala si moltiplica per 10. Per esempio, in una scala logaritmica di pressione, tre passi dopo la tacca 5 Pa si trova la tacca 5000 Pa (cioè 5 x 10 x 10 x 10 Pa).
I livelli di variazione di pressione misurati nelle abitazioni e nei luoghi di lavoro sottoposti a inquinamento acustico sono dell'ordine di 10-50 Pa. In questi casi sono necessari interventi strutturali (sostituire il manto stradale con un manto più poroso e fonoassorbente e dirottare il traffico pesante lontano dai centri abitati) e correttivi (installare materiali fonoassorbenti sulle pareti e alle finestre).
Per preservare l'udito è importante anche cercare di rimuovere quelle cause di inquinamento di cui siamo responsabili. Mantenendo il volume del walkman al massimo, le cuffie provocano una elevatissima concentrazione di onde sul timpano, con variazioni di pressione prossime alla soglia del dolore, di poco superiore a 102 Pa. Nelle discoteche spesso si raggiungono valori superiori, compresi fra 102 e 103 Pa.
Eccedere nell'ascolto della musica ad alto volume può provocare la precoce diminuzione della capacità uditiva. A vent'anni essa può raggiungere un valore al quale, in condizioni normali, si arriva intorno ai cinquant'anni.
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