Molecole e suono

[Tiromancino]

parliamo , stamattima, del principo di Huygens-Fresnel ,

così zittiamo ( si spera) il criticone

[Tiromancino]

di sfuggita ,
mi è parso di leggere che sul web qualcuno va alla ricerca della domanda :

come avviene la trasmissione delle frequenze attraverso le molecole d'aria se arrivano in contemporanea alla stessa molecola più frequenze differenti ( basse ed acute ) ?

La domanda così posta è capziosa e vuole trarre in inganno, ma nel mio piccolo cerco di dare una risposta, scusandomi fin d'ora per la semplicità dei concetti che vado ad esporre, di certo già nel bagaglio di molti di noi .

Iniziamo col dire che la propagazione delle onde può essere trattata a vari livelli di complessità che può giungere fino alla meccanica quantistica .
Tuttavia considerata la sede ( quella della audiofilia) credo sia bene accetta la semplificazione massima che è quella che la meccanica classica descrive per i corpi elastici ( problema della corda vibrante) .

Il suono si trasmette nell'aria attraverso onde sferiche alla velocità di circa 330m/s . Le onde sono considerate sferiche perchè si irradiano in tutte le direzioni a differenza di quelle ottiche che seguono una sola direzione. ( sebbene nelle semplificazioni della propagazione acustica si considerino i cosidetti raggi , per descrivere il passaggio della perturbazione da una molecola ad un'altra : tipico di Giussani ndr)

Altra caratteristica delle onde sonore è quella di richiedere la presenza di un mezzo di propagazione ( aria) , infatti in assenza di aria ( nel vuoto pneumatico) la trasmissione del suono si arresta . Questa ( di avere bisogno del mezzo di propagazione) è una caratteristica propria delle onde elastiche. Invece le onde elettromagnetiche si propagano anche nel cosiddetto vuoto ( sebbene ad inizio 900 fosse stato postulato un ipotetico mezzo di diffusione chiamato "etere", da cui il termine rimasto in uso) .

La propagazione dei suoni attraverso l'aria segue il principio di Huygens-Fresnel che dice :

ogni punto colpito da una perturbazione d'onda ( onda incidente) diviene a sua volta sorgente di perturbazione d'onda avente frequenza uguale a quella dell' onda incidente .

Le onde seguono, per semplificazione , i fenomeni della:

riflessione ( più importante per le onde ottiche che sono lineari)
rifrazione ( nel passaggio da un mezzo di propagazione ad un altro )
diffrazione ( quando il fronte d'onda incontra un oggetto od ostacolo)

Se più onde di frequenza diversa colpiscono la medesima molecola , varrà il principio della interferenza , ovvero più onde si sommano in maniera vettoriale, il risultato può essere additivo o sottrattivo.
Nel caso di frequenze diverse , entrambe verranno trasmesse secondo il principio di Huygens-Fresnel e l'inviluppo ( insieme delle curve risultanti dalla diffrazione sulle singole molecole) dei fronti d'onda seguirà inoltre il principio della conservazione della quantità di moto .

Nel caso pratico una frequenza di 20hz di ampiezza 10x unitamente ad una frequenza di 20kh a 1x di ampiezza , verrà descritta da una sinisuoide ampia circa 10x a 20hz , increspata lungo il suo sviluppo da una ondulazione a 20k a piccola ampiezza 1X ( per qualche periodo la sommità della sinusoide sarà 10x + 1 , altre volte sarà 10-1 , passando con gradualità tra i due valori , presi sempre alla sommità della sinusoide microincrespata) .
Se invece si fa un altro esempio in cui l'ampiezza delle due frequenze è uguale ( o quasi) , la risultante sarà l'alternanza ( a varia frequenza , a seconda delle frequenze in gioco) di una sinusoide che diminuisce fino ad azzerarsi e poi ricresce , secondo la legge dell'interferenza sottrattiva ( distruttiva) e sommativa( cumulativa)

[Max]

אמן

[Tiromancino]

Quindi tutto sto casino per dire che alla fine le due onde si sommano?

e ti pare poco

[Tiromancino]

Un'onda sonora non può "colpire" una molecola per il semplice motivo che la sua lunghezza d'onda ha scale infinitamente più grandi di quelle molecolari. Tutto quel che segue è sbagliato perché stai applicando un modello al di fuori del suo range di validità.

qui non mi trovi d'accordo .

Che le molecole dell'aria siano interessate nella propagazione del suono è cosa elementare , non a caso ho citato l'esempio del vuoto penumatico che arresta il suono .

La grandezza della molecola non c'entra , perchè la molecola benchè piccola è sede di fenomeni elastici .

E così ho risposto anche all'altra obiezione che mi ponevi ( natura dell'onda)

[Tiromancino]

Nel caso di frequenze diverse , entrambe verranno trasmesse secondo il principio di Huygens-Fresnel e l'inviluppo ( insieme delle curve risultanti dalla diffrazione sulle singole molecole) dei fronti d'onda seguirà inoltre il principio della conservazione della quantità di moto .

Non ho capito a cosa vorresti applicare la conservazione della quantità di moto, però se vuoi una metterci una spruzzatina di momento angolare direi che non può che insaporire il nostro piatto.

il principio della conservazione della quantità di moto lo devi citare per darti ragione della diminuizione dell'ampiezza sonora durante la propagazione ,

ovvero aumenta i numero di molecole interessate dalla vibrazione ma la somma della quantità di moto è sempre la stessa , così il suono ad un certo punto a furia di suddividersi tra le molecole finisce

[Max]

אמן

[Tiromancino]

Che le molecole dell'aria siano interessate nella propagazione del suono è cosa elementare , non a caso ho citato l'esempio del vuoto penumatico che arresta il suono .

La grandezza della molecola non c'entra , perchè la molecola benchè piccola è sede di fenomeni elastici .

Fidati, non sai di cosa stai parlando e ti stai solamente rendendo ridicolo.

Io ho detto che una molecola non può essere "colpita" nel senso che intendi tu, tecnicamente parlando una molecola non può dare origine a fenomeni di diffusione (= scattering) per le onde sonore. È evidente che non hai la minima idea di come si modellizzi la propagazione delle onde sonore in un gas e che hai ben poca familiarità con i fenomeni ondulatori in generale. Giusto per capire il livello di perversione a cui siamo giunti, mi spiegheresti qual è secondo te la forza da cui originano i "fenomeni elastici" che citi?

trattandosi di un gas , variazioni di pressione

(risposta data in 1 secondo)

[Max]

אמן

[Tiromancino]

non ho paura di rendermi ridicolo ,
ma se mi trovassi nella tua condizione
avrei paura di rendermi antipatico