Il suono del silenzio

Pensate al posto più silenzioso dove siate mai stati. Ora pensate ad uno ancora più silenzioso. Che rumore fa? Difficile da immaginare, ma fortunatamente la fisica ci può aiutare, ma dobbiamo iniziare da come funziona il suono.

Altoparlanti, corde vocali e strumenti funzionano tutti con lo stesso principio: spingere e tirare l’aria ritmicamente. Le molecole di aria, poi, spingono e tirano le loro vicine, che spingono sulle loro vicine, e così via. L’aria quindi si stira in alcuni punti e si comprime in altri, creando un’onda di pressione. Così nasce un’onda sonora.

Molecules of air

Molecole d’aria che se ne stanno buone, in realtà, si muovono un sacco. CC-BY-SA Greg L, via Commons

Ma se non c’è nulla a muovere l’aria e produrre i suoni? Che rumore fa il silenzio? Esiste o è come chiedersi il colore di una cosa invisibile?

Le molecole d’aria si scontrano tra loro e vibrano di continuo. Semplicemente perché ha una temperatura, l’aria crea per forza microscopiche variazioni di pressione qua e là. Anche il posto più desolato, remoto e tranquillo ha un suono: il suono del silenzio.

Queste collisioni tra molecole sono piuttosto casuali ed indipendenti tra loro. Il suono che producono—il silenzio—è rumore bianco, quello che alcuni usano per rilassarsi o concentrarsi.

L’intensità del silenzio dipende da che finestra di frequenze consideriamo: più è sottile, meno tipi di scontri tra molecole troviamo, e più silenzioso apparirà il silenzio.

Secondo alcuni calcoli, nella fascia in cui gli umani sono più sensibili (attorno all’altezza della nostra voce), l’aria che se ne sta lì fa -20 decibel di rumore. Piuttosto silenzioso. Troppo per noi: è appena udibile per un gufo, un predatore super-specializzato nel silenzio, con un orecchio grande letteralmente quanto la sua faccia.

That big circle around an owl's face funnels sound: it's basically a giant ear. CC-BY-NC-ND Brian Scott/flickr

La faccia del gufo convoglia tutto il suono dall’ambiente: in pratica è un gigantesco orecchio. CC-BY-NC-ND Brian Scott/flickr

Se, invece, consideriamo tutta la gamma dell’udito umano, il silenzio si fa molto più rumoroso: circa 0 decibel, che è anche più o meno l’intensità più bassa che possiamo percepire, è circa 3 volte più flebile del rumore di un respiro..

Perciò, il nostro udito può gestire qualcosa appena appena più di silenzio totale, tanto quanto una conversazione—mille volte più rumorosa. Suona bene.

Per saperne di più
  • Come fanno 60 decibel ad essere mille volte più di zero? è che i decibel sono un po’ strani: qui c’è un riassunto di questa ed altre particolarità
  • Che vuol dire “rumore bianco”? Può essere di altri colori?
  • Secondo alcuni il silenzio totale rende pazzi. Agli scienziati non basta sentirlo dire. Devono provarci.

 

Foto copertina: CC0 Sam Halstead, via pixabay.

Un post a effetto

90° minuto, calcio di punizione. Beckham si sistema il pallone. Segnando qualificherebbe l’Inghilterra ai mondiali. Uno sguardo alla barriera, poi  calcia. La palla curva in volo ingannando il portiere e si insacca all’incrocio dei pali. Ok, non serve Beckham per tirare “con l’effetto”: ma come funziona?

Come molti sanno, ai fisici piace lasciar da parte l’effetto dell’attrito dell’aria sugli oggetti. Si fa perché semplifica molto le cose e non è troppo sbagliato, tranne in alcuni casi. Questo è uno. L’aria è fondamentale per dare l’effetto al pallone, che è piuttosto difficile da calcolare.

La chiave dell’effetto è la rotazione. Se, ad esempio, io (che sono destro come Beckham) calcio di interno, faccio ruotare il pallone in senso antiorario mentre si muove in avanti.

Perciò l’aria che gli passa a sinistra si muove nella stessa direzione della rotazione e viene trascinata per un po’ attorno e dietro al pallone. Quella che passa a destra, invece, prima incontra resistenza dalla rotazione della palla, poi si trova davanti l’aria che viene da sinistra ed è stata trascinata lì.

In totale, l’aria viene spostata verso destra. E siccome ad-ogni-azione-corrisponde-una-reazione-uguale-e-contraria, l’aria spinge la palla verso sinistra.

Una rotazione in senso orario fa curvare il pallone a destra, una all’indietro lo alza, una in avanti lo abbassa (la “ maledetta” di Pirlo).

Il fenomeno è chiamato effetto Magnus, in onore del secondo scienziato a descriverlo.

I grandi tiratori combinano diverse rotazioni sullo stesso tiro per renderlo imprendibile. Sapendo tutta la fisica che devono controllare per farlo, il risultato è ancora più incredibile.

Foto: Bellamy Free Kick, CC-BY-ND Simon Williams, via Flickr. Some rights reserved.