Nota del redattore: Abbiamo cercato di mantenere l’accessibilità nelle nostre attività Bring Science Home limitando la tecnologia richiesta. Riconosciamo che la tecnologia è ora più ampiamente disponibile rispetto a quando abbiamo iniziato questa serie nel 2011 e che può aggiungere valore all’esplorazione scientifica. Questa è la nostra prima attività che richiede l’uso di uno smartphone o di un tablet. Per favore fateci sapere cosa ne pensate! Invia un’e-mail a [email protected] con un feedback sull’uso della tecnologia in questa e nelle future attività di Bring Science Home.
Concetti chiave
Fisica
Suono
Misurazione
Logaritmica
Introduzione
Lo sapevi che puoi usare uno smartphone come strumento scientifico per esplorare il mondo intorno a te? Gli smartphone contengono molti sensori elettronici integrati che possono misurare fenomeni come il suono, la luce, il movimento e altro ancora! In questa attività userai il microfono di un telefono per esaminare l’intensità di diversi suoni nel tuo ambiente. Quanto è silenziosa una biblioteca? Quanto è forte il rombo di quel camion? Prova questa attività per scoprirlo!
Sfondo
Probabilmente hai familiarità con le unità che usiamo per misurare le quantità quotidiane, come la lunghezza o la temperatura. Non batteresti ciglio se qualcuno ti dicesse che è alto due metri o che fuori ci sono 70 gradi. Ma come misuriamo il suono? Potresti descrivere un suono come “silenzioso come un sussurro” o “più forte di un motore a reazione”, ma probabilmente non useresti un numero. Il suono viene misurato usando un’unità chiamata decibel, abbreviato in dB. La scala dei decibel è un po’ insolita perché è logaritmica piuttosto che lineare. Che cosa significa? Per ogni aumento di 10 dB, l’intensità del suono raddoppia. Per esempio, un suono di 30 dB è due volte più forte di un suono di 20 dB. Un suono di 40 dB è due volte più forte di un suono di 30 dB, e quattro volte più forte di un suono di 20 dB, eccetera. Zero dB non significa che non ci sia alcun suono. Piuttosto, 0 dB è scelto come livello di riferimento alla soglia dell’udito umano. Suona confuso? Non preoccupatevi: ecco una lista di suoni di riferimento e i loro livelli di decibel approssimativi:
0 dB: soglia dell’udito umano
20 dB: fruscio di foglie
40 dB: biblioteca tranquilla
60 dB: conversazione normale
80 dB: bambino che urla
100 dB: motosega
120 dB: concerto rock dal vivo
140 dB: motore di un jet
I livelli sonori superiori a 80 dB possono causare danni all’udito per lunghi periodi di tempo, e i livelli sonori superiori a 120 dB possono causare danni immediati. Ecco perché la protezione dell’udito è raccomandata per le persone che usano attrezzature come i tosaerba. Da notare che l’intensità di un suono dipende anche dalla tua distanza dalla fonte del suono (diventerà più silenzioso man mano che ti allontani), quindi per fare un confronto diretto tra diversi suoni, devi mantenere questa distanza costante.
Cosa c’entra tutto questo con uno smartphone? Se si voleva misurare i livelli sonori in precedenza, si sarebbe dovuto comprare un misuratore di decibel autonomo – un dispositivo con un microfono e uno schermo che avrebbe visualizzato il livello sonoro in dB. I moderni smartphone, invece, (che già contengono microfoni integrati) possono eseguire applicazioni che visualizzano la lettura del suono in dB direttamente sullo schermo del telefono. Quindi, se vuoi esplorare i suoni del mondo che ti circonda, tutto ciò di cui hai bisogno è un telefono!
Materiali
- Smartphone o tablet con accesso a internet e permesso di scaricare e installare un’app
- Adulto (per aiutare a verificare e scaricare l’app)
- Altre persone di cui puoi misurare (opzionale)
- Posizione multipla per prendere il telefono (opzionale)
Preparazione
- Chiedete a un adulto di aiutarvi a cercare un’applicazione “decibel meter” o “sound meter” su uno smartphone o tablet. Ci sono molte opzioni gratuite disponibili, ma alcune app possono avere pubblicità o acquisti in-app abilitati.
- Impara a conoscere la tua app misuratore di decibel. Alcune app mostreranno solo un numero sullo schermo, mentre altre mostreranno un contatore o un grafico. Alcune ti permetteranno anche di registrare i dati. Assicurati che l’app funzioni: Parla ad un volume normale, e dovresti vedere i numeri fluttuare.
Procedura
- Determina il livello di rumore di fondo. Metti giù il telefono, siediti perfettamente immobile e trattieni il respiro. Qual è il livello di decibel? Fluttua con i rumori di fondo, come una macchina che passa o un uccello che cinguetta? Prova a sussurrare, parlare e persino urlare al telefono. Puoi anche provare altri suoni come fischiare o canticchiare. Il sussurro viene registrato o è affogato dal rumore di fondo? Quanto forte è il tuo urlo?
- Se ci sono altre persone intorno, prova a misurare anche le loro voci. La voce “normale” di tutti ha lo stesso livello di decibel? Chi può urlare più forte? Questo può essere semplice come battere le mani o bussare a una porta. Ci sono molti altri suoni quotidiani che puoi provare, per esempio, far scorrere un rubinetto o un interruttore della luce che scatta. Puoi anche provare a far funzionare alcuni elettrodomestici come il microonde o l’aspirapolvere. Come si confrontano tutti i diversi suoni? Quali sono i più forti?
- Trova come la distanza dalla fonte del suono influisce sul livello del suono. Prova a trovare un suono relativamente costante, come un rubinetto che scorre o una persona che canticchia. Inizia con il telefono proprio accanto alla fonte e poi lentamente allontanati. Come cambia il livello di decibel man mano che ti allontani?
- Prova a misurare i livelli di rumore di fondo in luoghi diversi. Porta il telefono in diverse stanze, in una biblioteca o in un parco giochi. Dov’è il posto più tranquillo che puoi trovare? Il più rumoroso? I livelli di rumore sono abbastanza alti da rappresentare un pericolo per il tuo udito? Puoi anche scaricare applicazioni per misurare la frequenza, o altezza, dei suoni. La frequenza si misura in hertz (Hz). La gamma dell’udito umano va da circa 20 a 20.000 Hz. Quando invecchiamo, tendiamo a perdere la capacità di sentire i suoni all’estremità superiore di questa gamma. Alcuni animali, come i cani, possono sentire fino a 45.000 Hz. Qual è la gamma di frequenza della tua voce? E tutti gli altri suoni che hai misurato prima? Misura i suoni prodotti da vari strumenti musicali. Se non hai strumenti a portata di mano, puoi crearne di tuoi (vedi la sezione “Altro da esplorare”)!
Osservazioni e risultati
Utilizzando oggetti di uso quotidiano potresti probabilmente misurare i suoni nella gamma di circa 20-80 dB. Anche in una stanza perfettamente “tranquilla” i rumori di fondo, come il ronzio di un computer o anche il tuo stesso respiro, potrebbero rendere difficile scendere sotto i 10 dB. Se ti trovi in un luogo più affollato con molte persone o sei vicino a una strada con molto traffico, il livello di rumore di fondo sarà probabilmente molto più alto. Apparecchi rumorosi come un aspirapolvere o utensili elettrici potrebbero superare gli 80 dB. Le urla umane possono essere abbastanza forti, possibilmente superare i 100 dB (a marzo 2019, il record mondiale è di 129 dB!) – ma probabilmente vorrai evitarlo perché urla così forti possono far male alle orecchie! Dovresti anche aver constatato che i livelli sonori diminuiscono rapidamente man mano che ti allontani dalla fonte. Le persone che saranno molto vicine a un suono costantemente forte per tutto il giorno (come qualcuno che taglia l’erba o lavora vicino ai motori a reazione per vivere) dovrebbero indossare una protezione dell’udito.
Altro da esplorare
dB: What Is a Decibel?, dell’Università del New South Wales, Scuola di Fisica
Tune Up Your Rubber Band Guitar, di Scientific American
Sound Science: Make Your Own Harmonica, da Scientific American
Make Sprinkles Dance, da Scientific American
STEM Activities for Kids, da Science Buddies
Questa attività è stata realizzata in collaborazione con Science Buddies
