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Anteprima Scienza e Conoscenza - N. 42 - Rivista trimestrale

Il suono un’indagine critica

Un viaggio tra fisica e psicofisica per capire le caratteristiche e la natura del suono

Il suono può essere interpretato sia come fenomeno ondulatorio nell’aria o in altri mezzi elastici (stimolo) sia come eccitazione del meccanismo uditivo che da luogo alla percezione acustica (sensazione). La scelta dell’uno o dell’altro punto di vista da luogo a due aspetti dell’acustica, la fisica e la psicofisica, a cui corrispondono diverse grandezze: frequenza e altezza, intensità sonora e sensazione sonora, forma d’onda (o spettro equivalente) e timbro. Ecco un breve esempio: per le frequenze basse l’orecchio umano percepisce un’altezza differente a intensità differenti, aumentando il volume l’altezza scende. Note pure di frequenza 168 e 318 Hz a basso volume risultano discordanti sgradevoli, a volumi più alti tuttavia l’orecchio li percepisce come in relazione di ottava (come fossero 150 e 300 Hz).

Questo per far capire come l’orecchio umano non sia uno strumento di misura esatto, anche se estremamente sensibile. La psicoacustica studia le modalità con cui il sistema uditivo e il cervello elaborano suoni e rumori. Uno studio sperimentale sistematico dei fenomeni sonori ha inizio con G. Galilei, cui risalgono idee e ricerche sulla natura del suono e sui suoi caratteri, sulle proprietà delle corde vibranti, sui metodi per la determinazione della velocità del suono nell’aria, ecc…; a lui è dovuto in particolare l’aver riconosciuto nell’altezza d’un suono un elemento legato alla frequenza di vibrazione della sorgente sonora e di aver intuito la natura composita del suono delle corde.

Quasi contemporanee all’opera di Galilei sono quelle di G. Benedetti, di G.F. Sagredo, che nel 1615 dimostra che il mezzo di trasmissione del suono è l’aria; di M. Mersenne, che effettua una prima determinazione della velocità del suono; e di P. Gassendi, cui è dovuta l’osservazione dell’indipendenza della velocità dall’altezza del suono. Nel 1663 O. von Guericke dimostra che il suono si propaga non solo nell’aria ma anche nei liquidi e nei solidi. Le ricerche del XIX secolo approfondiscono, soprattutto a opera di H. von Helmholtz e Lord Rayleigh, lo studio della propagazione ondosa e, in particolare, degli aspetti energetici di questa, mentre l’invenzione del fonografo e del microfono (1877) pone per la prima volta il problema della registrazione e della riproduzione dei suoni, nonché della loro trasduzione elettrica, problema che costituisce l’oggetto principale dell’elettroacustica.

In quest’ultimo settore, crescendo l’importanza delle informazioni sonore nel quadro dei moderni mass media, e nel collegato settore dell’acustica architettonica, si sono avuti i maggiori sviluppi. Per quanto riguarda la fisica del suono, va anzitutto detto che le onde sonore sono onde meccaniche (vale a dire hanno bisogno di materia per propagarsi) longitudinali (vale a dire il movimento delle particelle avviene nella stessa direzione di propagazione). L’orecchio umano è in grado di essere stimolato da frequenze comprese tra 16 e 20.000 Hz.

Un’onda con frequenza inferiore a quella del campo di udibilità è chiamata infrasuono, un’onda con frequenza superiore a quella del campo di udibilità è detta ultrasuono. L’onda sonora è quindi costituita da una perturbazione del mezzo di trasmissione. In particolare le particelle dell’aria (quasi 100.000 ogni metro cubo), nella loro oscillazione, creano delle aree di compressione dove la pressione è leggermente maggiore di quella atmosferica, e delle sacche di rarefazione, dove la pressione è leggermente inferiore a quella atmosferica.... Continua sulla rivista

La musica del bosone di Higgs

Grazie a una tecnica a metà strada tra arte e scienza, i ricercatori hanno convertito in note i risultati dell’esperimento Atlas che ha scovato la sfuggente particella

«A differenza di quanto avvenuto con i neutrini superluminari qui la scoperta c’è: abbiamo trovato una nuova particella, mai vista prima, questo è certo. Non ci potranno essere smentite»: sono alcune delle parole di Fabiola Gianotti, la ricercatrice del Cern che ha annunciato lo scorso 4 luglio 2012 la scoperta del bosone di Higgs. La quale aggiungeva, però: «Ora si tratta solo di capire se è il bosone standard o se la faccenda è più complicata». È possibile infatti che il bosone di Higgs non sia esattamente come i ricercatori se lo erano immaginato.

Come sottolinea la Gianotti, è presto per trarre conclusioni. Quanto siamo certi che sia proprio la particella a lungo cercata? Difficile rispondere. I dati sperimentali a disposizione sembrano indicare con certezza che la particella rivelata al Cern il 4 luglio è compatibile con il bosone di Higgs secondo quanto previsto dal Modello Standard. Non ci sono motivi, al momento, per sospettare che sia qualcosa di diverso. Però potrebbero anche esistere molti tipi diversi di bosone di Higgs.

Come spiegano i ricercatori del Cern, alcune proprietà sono coerenti con le predizioni del modello teorico: il punto (i canali) in cui è stato osservato e la massa, suggerita anche da altre misure indirette. Nei prossimi mesi i gruppi di lavoro del Large Hadron Collider cercheranno di chiarire se questo è davvero il bosone di Higgs, se è una prima particella di una grande famiglia o se si tratti di qualcosa di completamente diverso. Per la fine dell’anno si dovrebbero avere le prime prove che alcune sue caratteristiche sono le stesse attese per il bosone di Higgs. Dai grafici sperimentali alla melodia L’eclettico bosone di Higgs, che potrebbe rivoluzionare la fisica, è adesso in grado anche di deliziare le orecchie con il suo suono trillante.

Grazie a una tecnica a metà strada tra arte e scienza, la sonificazione, gli scienziati hanno convertito in note i risultati dell’esperimento Atlas (uno dei due esperimenti che hanno dato la caccia al bosone di Higgs) che ha scovato la sfuggente particella. I fisici hanno eseguito una sonificazione, cioè hanno associato i dati indicati dal grafico a delle note, ottenendo una musica. Di per sé l’idea di “criptare” un’informazione scientifica desumibile da dei grafici mediante dei suoni non è affatto nuova. In fondo sono forme di sonificazione anche i tamburi parlanti africani, o gli squilli di tromba che indicavano alle truppe cosa fare sul campo di battaglia.

Ma la declinazione scientifica di questo strumento antichissimo utilizza tecnologie avveniristiche. In teoria il principio è molto semplice: a ogni dato dell’immagine prodotta dall’esperimento Atlas è stata associata una nota. Sembra un gioco ma non lo è. Per ottenere “la musica del bosone” si è dovuto scegliere tra una infinità di alternative diverse, selezionando il criterio migliore per rendere la traduzione da dati a note allo stesso tempo fedele e gradevole. Il nuovo risultato è condivisibile e apprezzabile anche dal pubblico dei meno esperti. Per questa speciale traduzione il requisito fondamentale è avere a disposizione una potenza computazionale enorme. «Per la riuscita di questa sonificazione è stato fondamentale far lavorare in parallelo un gran numero di computer connessi da una rete molto veloce» ... Continua sulla rivista

L'orchestra sinfonica fetale

L'avventura musicoterapica in acqua per lo sviluppo armonico del nascituro, a livello relazionale e neurologico

Ascoltiamo e parliamo con tutto il corpo. Tutti noi produciamo e recepiamo onde e vibrazioni. L’insieme di questi flussi determina il nostro suono unico e particolare. Esistono dunque delle corrispondenze precise tra vibrazioni, energia, emozione e benessere. Percepire queste sensazioni in acqua è un’esperienza unica, avvolgente, coinvolgente e assolutamente piacevole.

Tutto ciò è possibile proprio perché quando siamo in acqua, in una situazione di relax, l’elemento avvolgente “culla-acqua”, con le sue proprietà distensive ed energizzanti, insieme all’uso di alcuni strumenti musicali, ci rinvia nel luogo dove tutto ha inizio: l’utero materno. L’acqua rappresenta la totalità, il più fecondo degli elementi, il mutamento continuo e la forza vitale della terra. Muoversi in acqua significa vivere la fluidità, non opporsi alle sue caratteristiche ma conoscerle e prenderne atto. L’acqua è lo strumento mediatore per eccellenza nella relazione interpersonale, perché permette un contatto con noi stessi più nel profondo; amplifica il bisogno di sicurezza, di appagamento affettivo, di percezione dell’io e di presa di coscienza del proprio vissuto esperenziale.

In quanto simbolo materno, favorisce l’unione, la separazione, l’identità, il gioco, la sperimentazione corporea e il movimento del neonato. Ho iniziato ad interessarmi di musicoterapia parecchi anni fa. L’essere musicista, musicologa, musicoterapista in continua evoluzione, mi ha portato ad allargare i miei orizzonti verso il settore prenatale, ossia verso l’origine del “caos sonoro ed emotivo” della vita. Il mio lavoro consiste nell’apportare benessere al nascituro e alla mamma che lo accoglie, grazie all’utilizzo di un “metodo musicoterapico preventivo” di mia ideazione... Continua sulla rivista

Articolo tratto da Scienza e Conoscenza N. 42

Nuove scienze e antica saggezza per svelare i misteri della vita

 

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Scienza e Conoscenza - N. 42

Nuove scienze e antica saggezza per svelare i misteri della vita

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Disponibilità: Immediata

Rivista - Scienza e Conoscenza - Novembre 2012 - Scienza e conoscenza

Tum tum, tum tum, tum tum: il battito del cuore della mamma è uno dei primi suoni percepiti dal feto nell'utero.  Quale migliore auspicio sonoro della musica forte, sicura e ritmata del muscolo cardiaco materno per... scheda dettagliata

 

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