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fisica:esperienze:misura_della_velocita_del_suono_con_lo_smartphone

LAB2GO Scienza

Acustica: misurazione della velocità del suono con Phyphox

Cosa è il suono

Il suono è definibile come una perturbazione longitudinale prodotta da un corpo che vibra con una certa frequenza. In pratica, il suono è dovuto a vibrazioni elastiche di una sorgente e esempi tangibili di questo possono essere la nostra voce, che è il risultato della messa in vibrazioni delle corde vocali quando parliamo; o la vibrazione della membrana di un tamburo prodotta in seguito ad un colpo o ancora il suono della chitarra prodotto pizzicandone le corde.  .

Propagazione del suono

Considerando la membrana di un altoparlante che vibra, possiamo affermare che la stessa mette in vibrazione anche le molecole d’aria circostanti. Queste a loro volta trasmettono il movimento a molecole vicine che così vibrano a loro volta ed è in questo modo che l’onda sonora si propaga nell’aria determinandone compressioni e decompressioni. In un mezzo omogeneo, la velocità di propagazione delle onde sonore è costante e sarà data dal rapporto tra la distanza d percorsa nel tempo t e il tempo stesso (v = d/t).  

è possibile misurare la velocità del suono $v$ conoscendo la distanza $d$ del ricevitore dalla sorgente del suono e misurando il tempo $\Delta t$ trascorso tra l'emissione e la ricezione del suono.
Per questa esperienza, in particolare, utilizzeremo l'applicazione per smartphone Phyphox come strumento di misurazione di tale intervallo di tempo.

Strumenti

Strumenti necessari Descrizione
Due smartphone aventi Phyphox installato Uno utilizzato vicino alla sorgente del suono, l'altro come ricevitore
Metro Per la misurazione della distanza tra sorgente e ricevitore
Phyphox AndroidiOS

Procedimento

Per una migliore riuscita, l'esperimento deve essere condotto da due persone.

  1. Procurarsi due smartphone aventi Phyphox installato;
  2. Scegliere e misurare la distanza alla quale porre i due smartphone;
  3. I due sperimentatori si posizionino in corrispondenza dei due smartphone; due sorgenti acustiche in corrispondenza dei due smartphone (ad esempio è possibile svolgere l'esperimento in coppia battendo le mani per far partire/fermare il cronometro acustico);
  1. Avviare l'applicazione Phyphox sui due smartphone;
  2. Nel menù dell'applicazione selezionare la funzione “Cronometro acustico”;
  3. Impostare il valore “Threshold” (ossia il valore di soglia ) a 0.8;
  4. impostare ritardo minimo a 0.1;
  5. Il primo sperimentatore batte le mani, producendo un suono che fa partire il cronometro al tempo $t_1^i$ sullo smartphone 1 e ad un tempo $t_2^i$ sullo smartphone 2;
  6. Il secondo sperimentatore batte le mani, producendo un suono che ferma il cronometro al tempo $t_2^f$ sullo smartphone 2 e ad un tempo $t_1^f$ sullo smartphone 1;
  1. Conoscendo la distanza $d$, ricaviamo il valore di $v$ dalla formula $(t_1^f - t_1^i) - (t_2^f-t_2^i) = \frac{2d}{v}$ con la formula inversa;
  2. Ripetere la misura per varie distanze $d$.

Valori ricavati

Dopo aver svolto numerose prove si possono ricavare i seguenti valori:

prova tempo(s) ΔT(s) d(m) v(m/s)
1 0.669 0.016 3 375
1 0.653 0.016 3 375
1 0.626 0.017 3 353
1 0.609 0.017 3 353
1 0.660 0.017 3 353
1 0.643 0.017 3 353
2 0.776 0.022 4 363.6
2 0.754 0.022 4 363.6
2 0.781 0.021 4 348
2 0.760 0.021 4 348
2 0.741 0.022 4 363.6
2 0.719 0.022 4 363.6
3 0.824 0.027 5 370.4
3 0.797 0.027 5 370.4
3 0.875 0.027 5 370.4
3 0.848 0.027 5 370.4
3 0.822 0.028 5 357.14
3 0.794 0.028 5 357.14

-Conoscendo la distanza d, abbiamo ricavato il valore di v dalla formula $\frac{2d}{t_2-t_1}$ come si può osservare in tabella
-Ora si calcola l’errore massimo sulle misure con la formula: $\frac{t_max-t_min}{2}$

errore sulla prova 1:(0.669-0.609)/2= ±0.03 s;
errore sulla prova 2: (0.781-0.719)/2= ±0.031 s;
errore sulla prova 3: (0.875-0.794)/2= ±0.0405 s;

conclusione

In conclusione, è stato raggiunto lo scopo stabilito all’inizio. Sono state trovate le velocità del suono, scandite in 3 prove. Approssimativamente i valori ottenuti rispecchiano le aspettative prefissate inizialmente.
I valori medi delle velocità sono:
PROVA 1: 360,4 m/s
PROVA 2: 358,4 m/s
PROVA 3: 365,95 m/s

SILVIA LISI e FEDERICA MAZZENGA IVH-Liceo scientifico Falcone e Borsellino AA.SS. 2020/2021

fisica/esperienze/misura_della_velocita_del_suono_con_lo_smartphone.txt · Ultima modifica: 2021/06/03 13:06 da silvia.lisi