Davo23 ha detto:
Ciao a tutti,
ho una domanda che mi passa per la testa da giorni: il suono è soggetto alla forza di gravità?
Magari per molti di voi può essere una domanda banalissima, ma essendo io abbastanza a secco di grandi competenze, ho questa curiosità che voglio colmare.
Inoltre mi piacerebbe leggere spiegazioni in merito in modo tale da ampliare le mie conoscenze
Grazie a chi mi dedicherà del tempo! :)
Il punto e' cosa si intende per "gravita'".
Partiamo dal concetto di "medium" (o "mezzo di comunicazione"): l'aria, l'acqua, il pavimento su cui sei sono tutti dei media validi a trasmettere il suono cosi' come lo intendiamo noi.
Questo accade perche' avvengono delle interazioni continue tra le molecole del medium: si urtano continuamente (per fluidi, cioe' liquidi o gas) o sono rigidamente vincolate tra loro (solidi).
Nel caso dei fluidi e' importante fare riferimento ad un parametro, detto "libero cammino medio" ("LCM" d'ora in poi), che e' letteralmente la distanza media percorsa da una molecola tra due urti consecutivi (cioe' prima di urtarne un'altra). Questo parametro (e' un parametro statistico, come dire "l'altezza media mondiale") dipende tra gli altri da:
- stato di agitazione a livello microscopico (a livello macroscopico e' praticamente la volgarissima temperatura)
- grandezza delle molecole coinvolte
- molecole per unita' di volume (a livello macroscopico e' praticamente la massa volumica)
- altri contributi minori (ad esempio molecole polari)
Semplificando un poco, un'onda longitudinale (volgarmente detta "suono") si puo' propagare in un medium se la sua lunghezza d'onda e' molto maggiore (ordini di grandezza) del libero cammino medio. In un solido il libero cammino medio e' "zero".
In altre parole, dal punto di vista dell'onda il medium appare come un corpo continuo.
Se invece il LCM e' molto grande rispetto alla lunghezza d'onda, ad esempio aria estremamente rarefatta in alta atmosfera, il suono non si propaga (o meglio non si genera).
Per rispondere alla tua domanda, si puo' dire che le onde (e in generale i moti vibrazionali) non risentono della gravita'.
O meglio, non risentono di un campo gravitazionale costante e uniforme.
Risentono pero' di cambi di densita' (ad esempio con la quota e/o la temperatura),
dei cambi di medium stesso, e del vento (o delle correnti per un liquido).
Ad esempio, in aria ferma e senza nulla intorno la propagazione del suono dipende solo da quanto e' uniforme la tua sorgente.
Pero' un pavimento sotto di te rifletterebbe parte del suono, idem per le pareti.
Oppure un altro esempio e' come si propaghino i suoni a pelo d'acqua: dove l'aria e' piu' satura di vapore la densita' e' maggiore e i suoni si propagano piu' velocemente e piu' lontano; se pero' l'acqua non fosse calma ma ci fossero anche le onde, presumibilmente prevarrebbero gli effetti di disturbo e non sentiresti granche'.
Ultimo esempio: un razzo in volo su Mercurio sarebbe perfettamente silenzioso, ma una volta atterrato ("ammercuriato") ci sarebbe propagazione di onde sonore attraverso il suolo.
Darkon ha detto:
La risposta è molto più complessa di quanto si pensa in quanto le analisi descritte sopra sono corrette ma non del tutto complete.
Infatti la risposta corretta è che il suono NON risente della gravità ma il mezzo di propagazione del suono generalmente SI. Così come al tempo stesso il mezzo risente di tanti altri fenomeni più o meno semplici da comprendere che possono alterare la percezione del suono.
Quindi ad esempio se stiamo parlando e il suono si propaga nell'acqua la stessa acqua viene trattenuta a terra dalla gravità e quindi si può dire che il suono che la attraversa risente di tale forza seppur in modo assolutamente marginale che è approssimabile a nessuna variazione al tempo stesso basta che ci sia "corrente" per cui il cambiamento diventa invece importante.
Nell'aria è ancora più subdolo perché ci sono tanti fenomeni sia orizzontali che verticali: effetti magnetici, cinetici, termici ecc... ecc... che modificano la propagazione del suono. L'aria ovviamente avendo una massa densita' piccola risente in modo limitato della gravità quindi anche in questo caso il suono risente della gravità ma in maniera talmente marginale che è inutile soffermarsi ad analizzare tale fenomeno quando ci sono altri fenomeni che impatto in scale di grandezza estremamente più importanti.
Al di la di qualche piccola imprecisione, concettualmente e' proprio sbagliato dire che la gravita' ha un effetto piccolo, perche' non e' il parametro di riferimento.
Darkon ha detto:
Detto questo poi è valido tenendo presente la gravità terrestre. Se per ipotesi ci fosse una massa estrema tale da esercitare una forza gravitazionale molto forte tale da distorcere l'atmosfera o gli oceani è ovvio che anche la distorsione nella propagazione del suono diventerebbe importante.
In realta' esiste, fa quello che dici tu, e si chiama "Luna". Ma non influisce sul suono.
Darkon ha detto:
Quindi tutto è relativo però secondo me la domanda è mal posta perché parlare di "suono" è sbagliato in quanto è una percezione umana di un fenomeno naturale quindi non è che il suono esiste in quanto tale
Le vibrazioni esistono in quanto tali e non sono un concetto granche' relativo a meno di non voler andare su livelli di relativismo che manco Matrix... Chiamiamo suono quelle con frequenza tra 20 e 20000 Hz.
Darkon ha detto:
ma come condizione indotta nella materia e quindi è la materia che a seconda della natura di essa ha o meno la capacità di interagire con la gravità.
No, la materia interagisce con la gravita' in qualunque interpretazione della fisica fino alla relativita' generale. Per dire che non succeda devi almeno sconfinare nella quantistica, ma a quel punto devi ridefinire anche il concetto di massa e di materia.
Insomma, facciamola semplice e diciamo che per i fini di questa discussione la materia e' soggetta alla gravita', e che questi non sono i parametri da guardare se si parla di propagazione del suono :)