calcoli acustica
Questa pagina raccoglie alcuni strumenti di calcolo di uso frequente in acustica ambientale.
Ogni strumento è seguito da una breve spiegazione del fenomeno. I risultati hanno carattere indicativo e si riferiscono alle condizioni descritte in ciascuna sezione; non sostituiscono una valutazione tecnica specifica
1. Somma di più sorgenti sonore
Come funziona
Il decibel è una scala logaritmica, per questo i livelli sonori non si sommano come i numeri ordinari. Due macchine che producono ciascuna 60 dB non generano 120 dB, ma circa 63 dB: raddoppiare l'energia sonora comporta infatti un aumento di soli 3 dB. Il calcolo corretto prevede di convertire ogni livello in energia, sommare le energie e riconvertire il totale in decibel, secondo la relazione Ltot = 10 · log10 (Σ 10Li/10). Una conseguenza pratica è che, quando una sorgente supera le altre di oltre 10 dB, queste ultime incidono in modo trascurabile sul totale.
2. Differenza tra livelli sonori
Come funziona
L'operazione inversa della somma serve, ad esempio, quando si misura il rumore di una sorgente in presenza di un rumore di fondo che non si può spegnere. Si misura il livello complessivo con la sorgente attiva, si misura il solo rumore di fondo e si sottrae l'energia del secondo dal primo: Lsorgente = 10 · log10 (10Ltot/10 − 10Lfondo/10). Quando la differenza tra i due livelli è inferiore a circa 3 dB, il rumore di fondo pesa quanto la sorgente stessa e il risultato diventa poco affidabile; oltre i 10 dB la correzione è invece trascurabile.
3. Propagazione del suono con la distanza
Come funziona
Allontanandosi da una sorgente il suono si distribuisce su una superficie sempre più grande e il livello diminuisce. Per una sorgente puntiforme in campo libero, cioè senza ostacoli né riflessioni, il livello scende di circa 6 dB ogni volta che la distanza raddoppia, secondo la relazione L2 = L1 − 20 · log10 (r2/r1), dove L1 è il livello noto alla distanza r1 e L2 è il livello stimato alla distanza r2. In alternativa, se è noto il livello di potenza sonora della sorgente, che ne descrive l'emissione indipendentemente dalla distanza, si può stimare il livello di pressione a distanza r con Lp = Lw + 10 · log10 (Q / 4πr²), dove Q indica la direttività: 1 in spazio libero, 2 con una superficie riflettente come il terreno, 4 e 8 in presenza rispettivamente di due o tre superfici (gli schemi illustrati sono in fondo alla pagina). Il modello non considera assorbimento dell'aria, tipo di terreno, barriere e condizioni meteorologiche, che nella pratica possono modificare in modo significativo il risultato.
4. Conversione tra potenza e pressione sonora
Da Lw a Lp
Da Lp a Lw
Come funziona
Una sorgente sonora si descrive con due grandezze diverse. Il livello di potenza sonora (Lw) indica quanta energia sonora la sorgente emette ed è una caratteristica della sorgente stessa, come la potenza di una lampadina. Il livello di pressione sonora (Lp) è ciò che si misura con il fonometro in un punto e dipende dalla distanza e dall'ambiente, come la luce percepita in un punto della stanza. Il passaggio dall'una all'altra, in condizioni di propagazione semplificate, si stima con Lp = Lw + 10 · log10 (Q / 4πr²) e, in senso inverso, con Lw = Lp − 10 · log10 (Q / 4πr²), dove r è la distanza dalla sorgente e Q la direttività, per la cui scelta si rimanda agli schemi illustrati nell'approfondimento in fondo alla pagina. A parità di Lw, il livello Lp misurato cambia quindi con la distanza e con la presenza di superfici riflettenti. I risultati vanno intesi come stime nelle condizioni descritte.
Approfondimento: come si sceglie la direttività Q
La direttività descrive in quanta parte dello spazio può propagarsi il suono emesso dalla sorgente. Se la sorgente è appoggiata su una superficie rigida, il suono non può andare oltre e viene riflesso verso l'alto: la stessa energia si concentra in uno spazio più piccolo e il livello nel punto di ascolto risulta più alto. Ogni raddoppio di Q comporta un aumento stimato di circa 3 dB rispetto allo spazio libero (circa +3 dB per Q = 2, +6 dB per Q = 4, +9 dB per Q = 8). Gli schemi seguenti, volutamente semplificati, mostrano le quattro situazioni; quella corrispondente al valore selezionato nei calcoli dei punti 3 e 4 viene evidenziata.