1. AUDIOLOGIA

1.1 Elementi di fisica acustica


1.1.1 Suono e grandezze fondamentali

L'orecchio si è evoluto nell’uomo come recettore di pressione, specializzandosi nella ricezione di quelle variazioni di pressione che attraversando il mezzo aereo sono alla base della percezione uditiva. Le particelle del mezzo, sottoposte a pressione, oscillano attorno al loro punto di equilibrio, e nel contempo trasferiscono parte dell’energia alle particelle vicine. Gli effetti delle variazioni di pressione che si esercitano regolarmente sulle particelle di aria sono descritte come moto armonico delle stesse particelle. Il più semplice esempio di suono è pertanto rappresentabile come una serie di fasi sinusoidali di compressione e rarefazione, ed è definito tono puro. L’ampiezza della sinusoide è correlata all’intensità del suono. Il numero delle fasi contenute in un secondo corrisponde alla frequenza del suono (Hz) mentre l’inverso della frequenza è il periodo (T) (Fig. 1).

Fig. 1. L’eccitazione di un diapason causa nelle molecole d’aria che lo circondano un movimento che si trasferisce con fasi di compressione e rarefazione alle molecole più distanti. I parametri fisici che caratterizzano un qualunque fenomeno ondulatorio sono: la velocità di propagazione nel mezzo, la frequenza con cui si succedono le fasi di compressione e rarefazione, l’ampiezza dell’onda di pressione. Ogni diapason ha una sua frequenza di vibrazione. La velocità di propagazione delle onde sonore dipende dal mezzo: nell’aria è di circa 340 m/s, nell’acqua circa 1500 m/s.

MicroPa
 dB SPL
 Ambiente
 Sensazione
200.000.000
140
Sparo
Dolore
20.000.000
 120
 Aereo 10 m
 Troppo forte
2.000.000
 100
 Clacson 3 m
 Molto forte
200.000
 80
 Interno autobus
 Forte
20.000
 60
 Conversazione
 Confortevole
2.000
 40
 Biblioteca
 Debole
200
 20
 Cabina silente
 Molto debole
20
 0
 Soglia 1 kHz
 Appena percepibile

Tab. I. Intensità sonore. Nella scala dei dB SPL differenze di 20 dB equivalgono a variazioni di un ordine di grandezza (x 10) nella scala delle unità fisiche di riferimento. Un’intensità di 120 dB SPL equivale ad una pressione acustica di 1.000.000 volte maggiore di quella a cui il suono è appena percepibile. Alle intensità che si possono riscontrare in varie condizioni ambientali si associa una gamma di sensazioni soggettive (“loudness”) da appena percepibile fino al dolore.

L’intensità sonora corrisponde alla pressione acustica ed è misurata in decibel (dB) ed esprime la pressione esercitata su una superficie (dB SPL “Sound Pressure Level”). La pressione acustica è espressa da un rapporto fra la pressione misurata (P1) ed una pressione di riferimento (P0). P0, secondo lo standard internazionale, vale 20 micropascal. Tale rapporto è espresso su scala logaritmica, cosicchè SPL = 20*log10(P1/P0). SPL è quindi la pressione acustica in dB, P1 la pressione sonora di un certo suono, P0 la pressione di riferimento. La scelta del valore di 20 micropascal come riferimento si deve al fatto che a questa intensità, e con un tono di 1 kHz, si genera una sensazione appena percepibile nel normoudente ideale. Tale intensità quindi corrisponde a 0 dB SPL (20 log10(20/20) = 20 log10 (1) = 0). Quando ci si riferisce a misure espresse in dB, occorre tener sempre conto che aumenti lineari di questa unità di misura corrispondono ad incrementi logaritmici della grandezza fisica (Tab. I).

La sensibilità del recettore uditivo è meglio compresa se si considera l’entità dello spostamento delle particelle d’aria messe in moto dalle variazioni di pressione. Per pressioni acustiche corrispondenti alla soglia uditiva del normoudente ideale (20 microPa) gli spostamenti sono nell’ordine di 10 picometri (10-12 m), per pressioni che evocano sensazioni di “troppo forte” (120 dB SPL) gli spostamenti sono nell’ordine di 10 micron. Il primo dato è sorprendente perché tale spostamento pur essendo inferiore al diametro di un atomo di idrogeno è in grado di suscitare una minima sensazione uditiva.