Intensità sonora e legge dell'inverso del quadrato
1 · Prevedi
Un altoparlante irradia suono ugualmente in tutte le direzioni. Se l'ascoltatore si sposta al doppio della distanza, quanto scende l'intensità?
- Scende a 1/2: cala linearmente con la distanza.
- Scende a 1/4: cala col quadrato della distanza.
- Resta uguale qualunque sia la distanza.
2 · Configurazione
- Apri il preset intensità sonora e premi Reimposta. La sorgente irradia 0.05 W in tutte le direzioni (propagazione sferica).
- Attiva la lettura d'intensità all'osservatore.
- Imposta la distanza dell'osservatore per ogni prova e registra l'intensità.
3 · Raccogli dati
| Distanza r (m) | Intensità I (µW/m²) |
|---|---|
| 2.00 | |
| 4.00 | |
| 8.00 |
Traccia I (asse y) contro 1/r² (asse x) per le tre prove. La linea è retta per l'origine?
4 · Analizza
- Per una prova, calcola I = P/(4πr²) usando P = 0.05 W, esprimendo la risposta in µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Confronta con la tabella.
- Usando l'area della sfera 4πr², spiega perché la potenza sonora che si espande all'esterno fa calare l'intensità come 1/r² e non 1/r.
5 · Estendi
- Raddoppiare la distanza riduce l'intensità a un quarto, ma la rumorosità (in decibel) sembra calare di un valore fisso a ogni raddoppio. Guarda l'esperimento dei decibel: che tipo di funzione trasforma un rapporto d'intensità ×4 in una differenza fissa di dB?
- Questo esperimento presuppone irradiazione uguale in ogni direzione. Un megafono concentra il suono in un cono stretto. Come cambierebbe la legge 1/r² per una sorgente concentrata alla stessa distanza?
La fisica dietro questo esperimento
Legge dell'inverso del quadrato per l'intensità sonora
Potenza irradiata ugualmente si distribuisce su una sfera d'area 4πr². L'intensità — potenza per unità d'area — cala quindi come 1/r² con la distanza dalla sorgente.