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Livello d'intensità e livello di pressione sonora Per intensità sonora si intende, in modo generale e approssimativo, la qualità che ha un suono di essere più o meno « forte ». Più esattamente possiamo ‘definirla come la quantità di « energia » trasportata nell’unità di tempo (chiamata potenza) attraverso una superficie unitaria perpendicolare alla direzione di propagazione. L’intensità è anche proporzionale al quadrato della pressione, secondo la formula: (1) con: p =  pressione sonora efficace (espressa in N/m2) r =  massa specifica dell’aria (costante, espressa in Kg/m3) v = velocità di propagazione ( costante, espressa in m/s ) I =  intensità sonora ( espressa in W/m2 ) P = potenza sonora efficace ( espressa in W) A = area della superficie del fronte d’onda ( espressa in m2) Questa formula mostra anche che l’intensità sonora misurata in un dato punto dipende dalla potenza (P) ella sorgente sonora. Nel caso di un’onda piana, dato che il fronte d’onda ha sempre la stessa area (e nell’ipotesi di assenza d i forze di attrito interne ed esterne! ), l’intensità resta costante all’aumentare della distanza dalla sorgente. Ciò non si verifica invece nel caso di un’onda sferica (poiché l’area della superficie sferica del fronte d’onda aumenta coll’aumentare della distanza dalla sorgente): in campo libero un suono tanto « forte » da produrre una sensazione di dolore a qualche centimetro dalla sorgente, risulta appena udibile a una distanza di un centinaio di metri. Infatti, in questo caso, l’intensità in un dato punto è inversamente proporzionale al quadrato della distanza di questo dalla sorgente. In Acustica, più che l’intensità sonora I, è diffusamente utilizzato il livello di intensità sonora (IL), che viene misurato in rapporto ad una intensità di riferimento (I0) secondo la formula: (2) l’unità di misura di questa grandezza è il decibel (abbreviato dB). L’intensità di riferimento, vale per convenzione internazionale: I0 =10-12 W/m2. L a nozione di decibel implica la conoscenza del concetto di Logaritmo. Si noti che nel campo di udibilità l’orecchio è sensibile a pressioni sonore varianti fra 2.10-5 N/m2 e 2.10-2 N/m2 che corrispondono ad intensità sonore varianti fra 10-12 W/m2 e 102 W/m2, in un rapporto cioè di 1 a 1014. I corrispondenti livelli di intensità variano invece solamente da 0 dB a 140 dB. L’uso del decibel, cioè il misurare il «livello» di una grandezza rispetto ad un valore costante di riferimento, è ampiamente diffuso anche in altri campi della fisica, ogni qual volta si abbia a che fare con gamme di valori possibili molto estese: il vantaggio è il conseguimento di una notevole compressione della scala di misura. Dato che, in base ad (1) l’intensità è proporzionale al quadrato della pressione acustica avremo, allo stesso modo: (3) Questo è il livello di pressione sonora (SPL), espresso in dB, di un suono avente una data pressione sonora p e riferito al suono con la pressione «di riferimento» stabilita in p0 =2.10-5 N/m2 da una convenzione internazionale. Confrontando (2) con (3) si vede che, per esempio, il livello di un’intensità doppia di quella di riferimento è di 3dB, mentre il livello di una pressione doppia di quella di riferimento vale 6dB. In generale, in base alle regole di combinazione di valori logaritmici, al raddoppio di una pressione corrisponde un incremento di +6dB dei relativi livelli, mentre al raddoppio di un’intensità corrisponde un incremento di +3dB dei relativi livelli. E, similmente, una decuplicazione di pressione si traduce in un incremento del livello di +20dB, mentre una decuplicazione di intensità significa un incremento del livello di soli +10dB. Il rapporto 2 a 1 fra i dB (IL) di intensità e i dB (SPL) di pressione sonora non implica però che un dato suono di 60 dB (IL) ha un livello di pressione sonora di 120 dB (SPL). In realtà il livello di pressione sonora di questo suono è anche di 60 dB, data la relazione intercorrente fra intensità e pressione sonora (1). Infatti, se per esempio il rapporto p/po vale 102, allora il rapporto I/Io deve valere: I/Io = (p/po)2 = (102)2 = 104 Sostituendo il rapporto di pressione 102 in (3) si ha: 20 log 102=20.2=40 dB (SPL) Sostituendo invece il rapporto di intensità 104 in (2) si ha: 10 log 104= 10. 4 = 40 dB (IL) In generale si ha: n dB (IL) re. 10-12 W/m2 = n dB (SPL) re. 2.10-5 N/m2 Quindi un suono, per esempio, di 40 dB lo è come livello sia di intensità sia di pressione sonora. In generale il decibel può essere utilizzato per esprimere una differenza di livello, per esempio, di intensità: (IL)1 - (IL)2 = 20dB Si può parlare, per esempio, di un aumento di livello di 10 dB in riferimento a un valore espresso precedentemente. L’utilizzazione di una scala di misura in dB deve sempre essere fatta segnalando il valore di riferimento (a meno che questo non sia stato stabilito, come si è visto, per convenzione internazionale). A titolo di esemplificazione sono indicati i valori di livello di intensità sonora, espressi in riferimento alla soglia di udibilità, in diverse condizioni ambientali: Livello di intensità dB Condizione ambientale Effetto sull'uomo 140 Soglia del dolore Lesioni dell’orecchio nel caso di ascolto prolungato 120 Clacson potente, a un metro 110 Picchi d’intensità di una grande orchestra Zona pericolosa per l'orecchio 100 Interno della metropolitana 90 Picchi di intensità di un pianoforte 80 Via a circolazione media Zona di fatica 75 Voce forte, a un metro 70 Conversazione normale, a un metro 60 Ufficio commerciale 50 Salotto calmo Zona di riposo (giorno) 40 Biblioteca 30 Camera da letto molto calma ( notte) Zona di riposo (notte) 20 Studio di radiodiffusione 0 Soglia di udibilità E’ opportuno sapere come procedere quando si è in presenza di due livelli di intensità (o di pressione sonora) di cui si vuole avere il livello risultante. L’addizione pura e semplice dei valori in decibel corrisponde ad una moltiplicazione delle corrispondenti intensità (per la natura logaritmica del decibel) mentre il livello risultante è legato alla somma di queste. Bisogna dunque risalire dai valori dei livelli ai valori delle intensità, sommare questi e calcolare di nuovo il livello del valore risultante. II nomogramma permette di leggere facilmente il risultato a partire dalla differenza fra i due livelli di intensità sonora. Il nomogramma mostra che se due suoni aventi singolarmente lo stesso livello di intensità sono prodotti contemporaneamente, il livello risultante è aumentato di 3 dB. Inoltre, se la differenza tra i due livelli di intensità è superiore a 15 dB, l’intensità sonora risultante è praticamente uguale a quella del suono di livello più elevato. Se, per esempio, due persone parlano contemporaneamente, ognuna a un livello di intensità di 50 dB, il livello risultante è di 50 dB + 3 dB = 53 dB. Come ulteriore esempio, supponiamo che il livello di intensità sonora di una strada sia di 70 dB; se un’auto suona il clacson ad un livello di intensità di 110 dB, il livello di intensità della strada passa allora a 110 dB.

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