L’esperimento eseguito ha come obiettivo la misurazione della velocità del suono. Esso è stato eseguito utilizzando l’applicazione Phyphox dello smartphone, in particolare la funzione cronometro acustico che permette di misurare il tempo intercorso tra due eventi acustici. Il suono è un’onda meccanica longitudinale, che consiste nell’alternarsi di compressioni e rarefazioni del mezzo attraverso cui si propaga ed è per questo che il suono si propaga attraverso la materia, ma non nel vuoto. La velocità di propagazione cambia da un mezzo ad un altro, e per un mezzo dato dipende dalla temperatura e dalla pressione. Empiricamente è stato dimostrato che in aria secca, alla pressione atmosferica normale di 1,01 x 105 Pa e alla temperatura di 0 °C, il suono si propaga con una velocità di 332 m/s; a temperatura ambiente invece, si propaga con una velocità circa uguale a 340 m/s.

Affinchè l’esperimento riesca bisogna effettuare le misure all’aperto ma a causa dell’emergenza sanitaria dovuta alla pandemia da SARS-COV2, non è stato possibile incontrarsi. Per questo motivo ognuno di noi ha eseguito l’esperimento a casa raccogliendo una serie di dati che sono poi stati elaborati per ottenere la misura della velocità del suono. Nello specifico per svolgere l’esperimento bisogna seguire una serie di passaggi:

• Utilizzare 2 smartphone
• Utilizzare l’applicazione phyphox, in particolare la funzione cronometro acustico
• Fissare la distanza tra i due smartphone attraverso un metro
• Porre il primo smartphone perpendicolarmente al primo battitore
• Porre il secondo smartphone perpendicolarmente al secondo battitore
• Con il primo battito di mani (fatto dalla prima persona) si attiva il primo cronometro di entrambi gli smartphone, con il secondo battito (fatto dalla seconda persona) si fermano entrambi i cronometri.
• Ripetere il procedimento più volte per poter ottenere più dati e di conseguenza una migliore stima della misura della velocità del suono.

I dati da noi raccolti riguardano l’intervallo di tempo ∆T che rappresenta la differenza di tempo tra i due tempi misurati sui due smartphone e la distanza che tra i due smartphone che abbiamo misurato una sola volta e possiamo considerare non affetta da errore. Per ottenere la velocità del suono abbiamo applicato la formula v = 2S/∆T dove ∆T=(t2-t1) ed S è la distanza tra i due smartphone. Poiché abbiamo misurato direttamente solo il tempo la velocità è stata ricavata su dati raccolti si parla di misura indiretta della velocità de suono. Successivamente abbiamo riportato i dati raccolti su tempo e velocità su un foglio Excel. Infinine abbiamo fatto uno stima della media della velocità del suono e degli errori. Per quanto riguarda gli errori abbiamo calcolato sia l’errore assoluto che la deviazione standard per confrontarli. Il primo set di dati ha solo 10 dati e la cosa migliore è utilizzare l’errore assoluto per esprimere la misura mentre per il secondo set di dati molto più ricco di dati, e la cosa migliore è utilizzare la deviazione standard per esprimere la misura.

Abbiamo raccolto 4 set da 10 dati, uno per ognuna delle 4 stanze a nostra disposizione per scegliere quale potesse essere la migliore per effettuare l’esperimento. Abbiamo fatto una stima della velocità del suono per ogni stanza. Successivamente analizzando i risultati, abbiamo scelto la stanza che è risultata più insonorizzata dove poi abbiamo raccolto il set composto da 100 dati, su cui abbiamo potuto fare una migliore stima della media e della deviazione standard, migliore per un set di dati così ampio. Abbiamo anche fatto una stima dell’errore assoluto per confrontare i due errori e poter commentare la differenza tra i due. Come si può vedere dai dati sopra riportati l’errore assoluto è maggiore rispetto alla deviazione standard. Se usassimo l’errore assoluto su un set di dati così ampio rischieremmo di sovrastimare l’errore, mentre nel caso in cui il set ha pochi dati la deviazione standard sottostimerebbe l’errore sulla misura. In entrambi i casi l’errore risultante è molto grande, sia la deviazione standard che l’errore assoluto poiché le nostre misure non sono state effettuate all’aperto come consigliato ma al chiuso dove ci possono essere echi che falsano la misura.

L’esperimento “misura della velocità del suono”, svolto con l’applicazione phyphox, permette di calcolare la velocità del suono grazie all’uso di uno smartphone a cui si può avere facilmente accesso ed è facilmente eseguibile da chiunque e in qualsiasi luogo. In pochi passaggi, questo ci permette di determinare quantitativamente la velocità del suono nei diversi mezzi, nel nostro caso nell’aria. Il risultato ottenuto dal primo esperimento, condotto su 10 misurazioni, è v = (484±222) m/s. Invece, il risultato dell’esperimento finale, condotto su ben 100 misurazioni, è v = (257±56) m/s. L’errore, nonostante abbia un valore di 56 m/s, è relativamente piccolo poiché su un valore medio di 257 rappresenta poco più del 20%. Confrontando i due risultati, si può affermare che all’aumentare delle misure otteniamo una stima migliore della grandezza fisica che volevamo misurare, nel nostro caso la velocità del suono.