
L'intensità acustica o sonora è una grandezza fisica definita come il rapporto tra la potenza di un'onda sonora e l'area della superficie che da essa viene attraversata; oppure come l'energia che nell'unità di tempo attraversa l'unità di superficie posta in un punto perpendicolarmente alla direzione di propagazione del suono.
Nel Sistema Internazionale l'intensità acustica si misura in watt al metro quadrato, in simboli W/m.
L'intensità acustica è legata in modo indiretto al volume sonoro, ossia la qualità che distingue i suoni in deboli da quelli forti, grandezza legata alla psicoacustica.
L'orecchio umano è in grado di percepire intensità acustiche che variano in un intervallo molto grande (12 ordini di grandezza): si definisce soglia di udibilità il valore I = 10 W/m al di sotto del quale non è più possibile percepire alcun rumore, mentre si chiama soglia del dolore il valore I = 1 W/m al di sopra del quale si inizia a provare dolore fisico.
Vista l'ampia escursione delle intensità acustiche dei suoni udibili, si utilizza convenzionalmente una scala logaritmica (che possiede come punto di riferimento il valore della soglia dell'udibilità) definita livello di intensità acustica (Intensity level, IL), o livello sonoro, spesso misurata in decibel:
formula_2
Essendo l'intensità definita come il rapporto tra la potenza propagata dall'onda e la superficie che essa attraversa, nel caso di onde sferiche l'intensità è definita come:formula_3
L'intensità acustica, indicata con I, è definita dalla formula
dove
Sia I che v sono vettori, quindi hanno entrambi una "direzione" oltre che un modulo. La direzione dell'intensità acustica è la direzione media dell'energia sonora in questione.
L'intensità acustica media durante il tempo "T" è data da


Il suono (dal latino "sonus") è la sensazione data dalla vibrazione di un corpo in oscillazione. Tale vibrazione, che si propaga nell'aria o in un altro mezzo elastico, raggiunge l'apparato uditivo dell'orecchio che, tramite un complesso meccanismo interno, crea una sensazione "uditiva" correlata alla natura della vibrazione; in particolar modo la membrana timpanica subendo variazioni di pressione entra in vibrazione.
Le oscillazioni sono spostamenti delle particelle intorno alla posizione di riposo e lungo la direzione di propagazione dell'onda; gli spostamenti sono provocati da movimenti vibratori, provenienti da un determinato oggetto, chiamato sorgente del suono, il quale trasmette il proprio movimento alle particelle adiacenti grazie alle proprietà meccaniche del mezzo; le particelle a loro volta, iniziando ad oscillare, trasmettono il movimento alle altre particelle vicine e queste a loro volta ad altre ancora, provocando una variazione locale della pressione; in questo modo, un semplice movimento vibratorio si propaga meccanicamente originando un'onda sonora (o onda acustica), che è pertanto onda longitudinale. Si ha un'onda longitudinale quando le particelle del mezzo in cui si propaga l'onda, oscillano lungo la direzione di propagazione. Le onde meccaniche longitudinali sono anche denominate onde di pressione. Il suono è un'onda che gode delle seguenti proprietà: riflessione, rifrazione e diffrazione, ma non della polarizzazione (a differenza della luce che è un'onda elettromagnetica). Un'onda ha la frequenza e lunghezza d'onda che possono essere messe in relazione con la formula:
dove:
La quantità "x"/"c" è il tempo necessario all'onda per percorrere la distanza "x".
La frequenza "f", in hertz, dell'onda è data da:
Per le onde sonore, l'ampiezza dell'onda è la differenza tra la pressione del mezzo non perturbato e la pressione massima causata dall'onda.
La velocità di propagazione delle onde sonore dipende dalla temperatura e pressione del mezzo attraverso il quale si propagano.
Come tutte le onde, anche quelle sonore sono caratterizzate da una frequenza (che nel caso del suono è in diretta, ma non esclusiva, relazione con la percezione dell'altezza) e un'intensità (che è in diretta, ma non esclusiva, relazione con il cosiddetto "volume" del suono). Inoltre, caratteristica saliente delle onde sonore è la forma d'onda stessa, che rende in gran parte ragione delle differenze cosiddette di timbro che si percepiscono tra suoni di tipo diverso.
Il campo uditivo dell'uomo si estende da una frequenza di circa 20 Hz fino a 20.000 Hz (ossia 20 kHz).
La lunghezza d'onda rappresenta lo spazio percorso dall'onda sonora in un periodo completo di oscillazione. Le relazioni tra periodo T (tempo necessario perché si compia un'oscillazione completa), frequenza f, e lunghezza d'onda L sono date da:
f = c/L; f = 1 /T; c = L/T; c = Lf
dove "c" è la velocità del suono nell'aria (344 m/s; nell'aria, alla temperatura di 20 °C ed alla pressione atmosferica del livello del mare).
La velocità del suono dipende molto dalla densità del mezzo: è circa 1.500 m/s nell'acqua e circa 5.000 m/s nel ferro. Essendo un movimento di materia, nel vuoto non si trasmette, poiché non c'è materia da far oscillare.
Conoscendo la velocità e la frequenza di un suono, possiamo dunque calcolare la sua lunghezza d'onda; alla frequenza di 20 Hz, la lunghezza d'onda è pari a 17 metri, mentre a 20 kHz è pari a soltanto 17 mm.
La velocità di propagazione del suono dipende dalle caratteristiche del mezzo, in particolare l'elasticità e la densità.
È direttamente proporzionale all'elasticità ed inversamente proporzionale alla densità, secondo la relazione dove:
Spesso materiali di elevata densità presentano anche moduli di elasticità elevati e questo ha contribuito al diffondersi della convinzione che la velocità del suono sia più elevata in un mezzo ad alta densità rispetto ad un altro di densità più ridotta.
L'altezza è la qualità che fa distinguere un suono acuto da uno grave. Dipende in massima parte dalla frequenza ma anche dalla intensità. L'orecchio umano percepisce solo i suoni che vanno da 16 a 20.000 oscillazioni al secondo. Al di sotto abbiamo gli infrasuoni, al di sopra gli ultrasuoni. Il sonar, ma anche i delfini ed i pipistrelli, percepisce gli ultrasuoni mentre gli elefanti, i pesci ed i cetacei percepiscono gli infrasuoni.
La pratica musicale copre una gamma di suoni, le cui fondamentali vanno dal do grave che ha circa 65 oscillazioni semplici al secondo al do acuto che ha 8276 oscillazioni semplici. La voce umana ha un registro ancora più limitato. Per calcolare l'altezza dei suoni, è stato scelto come punto di riferimento il La4 (= ottava centrale del pianoforte) che chiamiamo "diapason" o "corista". La frequenza del diapason, che fino al XIX secolo variava di Paese in Paese e anche a seconda del tipo di musica da eseguire (sacra, da camera ecc.) è stata determinata da diversi congressi: nel 1885, il governo austriaco stabilì che il La4 corrispondesse a 870 oscillazioni semplici che, a loro volta, corrispondevano a 435 oscillazioni doppie. Ora invece il valore di riferimento, stabilito dalla Conferenza di Londra del 1939, è 440 vibrazioni doppie, quindi 880 semplici.
Il volume che viene spesso anche chiamato - colloquialmente ed erroneamente - pressione, è la qualità sonora associata alla percezione della "forza" di un suono, ed è determinato dalla pressione che l'onda sonora esercita sul timpano: quest'ultima è a sua volta determinata dall'ampiezza della vibrazione e dalla distanza del punto di percezione da quello di emissione del suono. In particolare, la pressione di un'onda sonora sferica emessa da una sorgente puntiforme risulta essere proporzionale al reciproco della distanza:
p = pressione
Per misurare il volume percepito di un suono si fa spesso riferimento al livello sonoro, che viene calcolato in decibel, come segue:
formula_10.
Come si può vedere l'intensità decresce come il reciproco del quadrato della distanza:formula_11
e quindi molto più rapidamente della pressione formula_12
Valgono anche le relazioni (analogamente al caso della pressione)
I \propto \frac{1}{r^2} \frac{I_1}{I_2} = \frac
