SOVRAPPOSIZIONE
Più onde possono esistere nello stesso punto di un mezzo nello stesso istante. Per esempio generiamo due impulsi contrari su di una corda che si incontrano.
Vediamo che tali impulsi passano uno sull'altro e continuano la loro marcia indisturbati.
I corpi materiali non si compenetrano in questo modo. Un'onda però non è un corpo materiale, ma un insieme dì spostamenti di punti che si propagano in un mezzo materiale. Vediamo adesso quale è lo spostamento della corda quando due onde si compenetrano. Se in un determinato istante due o più onde si trovano e coincidono nello stesso punto, lo spostamento di questo punto è la somma degli spostamenti che tale punto avrebbe con ciascuna onda separatamente. La compenetrazione di un impulso uno positivo e uno negativo crea nel momento della sovrapposizione uno spostamento nullo della corda. Il principio di sovrapposizione si applica oltre che allo spostamento anche alla velocità. Cioè l'effettiva velocità verticale di ci ciascun punto della corda e la somma delle velocità che esso avrebbe separatamente con ciascun impulso. Il principio della sovrapposizione permette di esprimere un'onda complessa come somma di diverse onde più semplici (onde sinusoidali).
TEOREMA DI FOURIER
Le caratteristiche di un suono sono principalmente tre:
- Altezza, che ci fa distinguere suoni gravi da suoni acuti e, come abbiamo visto, si misura in Hz. Ad esempio il " La " campione utilizzato per l'intonazione degli strumenti musicali, è un'onda sonora con frequenza di 440Hz.<\li>
- L'intensità ci permette di apprezzare la dinamica dal pianissimo al fortissimo.<\li>
- Il timbro, che ci permette di distinguere le sonorità dei vari strumenti musicali, anche di identica altezza, che compongono l'orchestra e come spesso si dice è il colore di un suono.<\li>
Fermandoci ora a questo ultimo parametro noteremo che il timbro è caratterizzato da molteplici fattori a volte dipendenti da altri, come ad esempio dall'acustica dei locali di ascolto, dalla qualità del riproduttore in uso e via dicendo. Parametri propri del timbro possiamo ridurli per semplicità a quelli che sono definiti i "transitori di attacco" (che vedremo più avanti) e la forma d'onda. Fino ad ora abbiamo visto la forma d'onda più semplice: quella della sinusoide, il cui suono è certamente molto fastidioso.
Selezionando il bottone sottostante o il testo è possibile ascolatre un suono di una sinusoide:
Suono di una sinusoide a 220 Hz
Esistono tuttavia altre forme d'onda periodiche più complesse (come quella della figura 18) che come il teorema di Fourier afferma, possono essere espresse (e rigenerate con gli strumenti elettronici) grazie alla sovrapposizione o somma di onde sinusoidali le cui frequenze siano multipli interi del segnale periodico avvertito come fondamentale.
Si chiamano periodiche le onde che ripetono il loro andamento nel tempo (e quindi nella rappresentazione grafica: la loro forma) in forma abbastanza regolare ad intervalli di lunghezza x; mentre sono aperiodiche le onde che non ripetono mai il loro andamento nel tempo. Lo spettro di un'onda aperiodica contiene una distribuzione continua di frequenze componenti sempre diverse, mentre lo spettro di un'onda periodica è discreto.
Occorre segnalare anche che in alcuni casi anche dove non si rileva visivamente una periodicità della forma d'onda, avvertiamo tuttavia che la sensazione acustica è quella di un suono ad una altezza abbastanza definita.
La figura 17 mostra a confronto due onde una periodica di un do centrale del pianoforte che si ripete nell'immagine per sei volte lungo l'asse delle x e una aperiodica che non presenta alcuna ripetitività (il rumore del soffio). I link sottostati permettono di ascoltare questi due effetti acustici, dei quali il primo che è più propriamente detto suono, è intonato a 261,6 Hz, mentre il secondo che più propriamente è detto rumore non ha una vera intonazione. Le immagini sono state realizzate con il programma Audacity, ingrandendo la forma d'onda di un segnale precedentemente digitalizzato.
Suono di pianoforte nota do centrale
Rumore di un soffio