2
dell�aeroporto. Il frastuono del turbocompressore durante il decollo e il suo
uggiolio durante l�atterraggio erano diversi da qualsiasi cosa prodotta dai
velivoli ad elica. Soprattutto se notturno, il rumore aeronautico � stato posto
sotto i riflettori del dibattito ambientale.
In conseguenza di ci�, nei decenni successivi si sono intensificati
gl�investimenti sia pubblici che privati nella ricerca, che ha generato i seguenti
frutti: nuove norme di certificazione degli aeromobili (per ridurre il rumore
alla sorgente), nuove procedure per regolare e controllare le operazioni di volo
nelle vicinanze degli aeroporti, linee guida per una corretta gestione del
sedime aeroportuale e del territorio circostante (con eventuale isolamento
acustico delle propriet� particolarmente esposte), strumenti di previsione,
come l�Integrated Noise Model (INM), per dare ai pianificatori la possibilit�
di valutare gli effetti delle azioni proposte prima della loro applicazione.
Il presente lavoro tratta principalmente l�ultimo degli ambiti appena elencati.
Dopo una prima panoramica sui fondamenti della fisica del rumore, nel
secondo capitolo introdurremo diverse grandezze impiegate nella valutazione
del disturbo arrecato dagli eventi acustici d�origine aeronautica.
Il terzo capitolo descriver� le modalit� con cui il rumore � generato dai
velivoli comunemente impiegati nell�aviazione civile.
Nel capitolo 4 verr� presentato INM, programma con cui sono state effettuate
tutte le simulazioni alla base del nostro lavoro. La scelta dei dati da utilizzare
nei quattro casi di studio realizzati e l�effettiva loro importazione in INM sono
spiegate ai capitoli 5 e 6. Gli ultimi due capitoli illustrano i risultati ottenuti
dalle elaborazioni e li confrontano con i valori misurati dalla rete di
monitoraggio dell�aeroporto.
3
Capitolo 1
ELEMENTI DI ACUSTICA
Il rumore, spesso definito come un suono indesiderato, consiste in piccole
fluttuazioni di pressione che si propagano nell�aria. Tali fluttuazioni sono
�piccole� se confrontate con la pressione atmosferica standard di 101 325 Pa:
tipicamente fra i 3 e i 10 ordini di grandezza pi� piccole.
1.1 La velocità del suono
La velocit� del suono, c, � data dall�espressione
T R γ=c (1.)
dove γ � il rapporto fra i calori specifici ( = 1.4 per l�aria), R � la costante
specifica del gas
⋅
= arial'per
sK
m
287.05
2
2
e T � la temperatura assoluta.
A 20�C e pressione atmosferica standard, la velocit� del suono � di circa
344
s
m
. Il parametro rilevante nell�equazione 1.1 � la temperatura. Eventuali
gradienti di temperatura nell�atmosfera determinano una curvatura dei raggi
che pu� influenzare fortemente la propagazione su lunghe distanze.
1.2 Frequenza e lunghezza d’onda
La frequenza di un suono, indicata con f , � il numero di fluttuazioni di
pressione al secondo. La sua unit� di misura � l�hertz (Hz), equivalente ad una
fluttuazione al secondo.
L�intervallo di frequenze udibili dall�uomo � generalmente compreso tra 20 e
20 000 Hz. Il limite superiore di solito decresce con l�et� e comunque ogni
individuo ha una frequenza limite sopra la quale non sente nulla.
4
Il limite inferiore � piuttosto vago, rappresentando in realt� il confine fra
l�udito e la percezione con l�intero corpo. La sensibilit� dell�orecchio decresce
piuttosto marcatamente quando la frequenza scende al di sotto dei 250 Hz
circa: eventuali forti fluttuazioni di pressione a frequenze molto basse
vengono avvertite da tutto il corpo.
La lunghezza d�onda di un suono, λ , � la distanza che separa due
picchi di pressione consecutivi (si misura in metri).
La lunghezza d�onda � legata alla velocit� del suono e alla frequenza dalla
relazione
λ⋅= fc (1.2)
Tipicamente λ varia fra i 17.2 m a 20 Hz e i 17.2 mm a 20 000 Hz.
Frequenza e lunghezza d�onda sono importanti per la diffrazione: i
suoni a bassa frequenza possono facilmente aggirare ostacoli e barriere,
mentre � abbastanza semplice produrre zone d�ombra per suoni ad alta
frequenza.
1.3 Effetto Doppler
Se l�ascoltatore o la sorgente sono in movimento, come avviene solitamente
per il rumore aeronautico, la frequenza del suono percepito pu� differire da
quella del suono emesso. La figura 1.1 illustra i termini dell�espressione 1.3,
che lega la frequenza percepita, f
′
, alla frequenza emessa, f.
f
c
c
f ⋅
⋅+
⋅+
=
′
22
11
θ cosu
θ cosu
(1.3)
5
Figura 1.1 Sorgente e ascoltatore in movimento in un mezzo stazionario
causano effetto Doppler.
Quando sorgente e ascoltatore sono in avvicinamento l�uno rispetto all�altro si
ha un aumento della frequenza percepita, quando invece si allontanano la
frequenza risulta diminuita. Ci� � in accordo con l�evidenza fisica che davanti
ad una sorgente in movimento i fronti d�onda siano emessi uno appresso
all�altro, mentre dietro siano emessi maggiormente spaziati. Allo stesso modo,
un ascoltatore che si muova verso la sorgente incontrer� i fronti d�onda pi�
frequentemente di quanto non faccia allontanandosi da essa.
1.4 Pressione sonora quadratica media
Definiamo pressione sonora p la differenza, dovuta al suono, fra la pressione
istantanea e la pressione ambientale media.
Il cervello non risponde alla pressione sonora, piuttosto si comporta come un
integratore, tenendo conto anche di quanto percepito in precedenza. Un effetto
equivalente pu� essere ottenuto matematicamente elevando al quadrato e
integrando il valore istantaneo della pressione sonora, dividendo per
l�intervallo d�integrazione ed estraendo la radice quadrata. Il risultato � noto
come pressione sonora quadratica media p , definita da:
∫
−
=
t
Tt
2
dτ )τ(p
T
1
p (1.4)
6
In effetti l�espressione 1.4 fornisce una media �lineare�: il segnale al quadrato
viene mediato sull�intervallo di tempo T immediatamente precedente l�istante
t considerato e un uguale peso � dato a tutte le parti del segnale che cadono
all�interno di T.
T pu� essere scelto arbitrariamente. Nel semplice caso di un segnale
sinusoidale continuo d�ampiezza costante, � conveniente prendere per T il
periodo della sinusoide, ottenendo un valore quadratico medio della pressione
sonora pari a
2
1
≈ 0.707 volte il suo valore massimo. Per segnali pi�
complicati T deve essere scelto in modo da assicurarsi le informazioni
desiderate; nel caso ad esempio di un sorvolo da parte di un aeroplano, si
potrebbe assumere T uguale a 0.25, 0.5 o 1 s per avere una p che consenta di
apprezzare la variazione nel tempo del segnale.
Una migliore approssimazione del comportamento dell�udito umano si
raggiunge calcolando una media in cui le fluttuazioni di pressione pesano
tanto di pi� quanto pi� sono recenti. Una media siffatta � quella
�esponenziale�, secondo cui la pressione sonora quadratica media �:
∫
∞−
−
⋅=
t
RC
tτ
2
dτ e)τ(p
RC
1
p (1.5)
Teoricamente l�equazione 1.5 include tutti i valori di pressione sonora rilevati
fino all�istante t, ma la pesatura esponenziale fa tendere a zero l�importanza di
quelli pi� remoti.
RC � la costante di tempo del circuito che calcola la media. La costante di
tempo dell�udito umano non � ben nota, comunque � compresa fra 30 e 300
ms.
A causa dei differenti tipi di pesatura rispetto al tempo nelle
espressioni 1.4 e 1.5, pu� non esserci assoluta equivalenza tra la media lineare
e quella esponenziale. Allorch� sia necessario comparare i due valori, si
consiglia di prendere T = 2RC.
La pressione sonora quadratica media assume valori generalmente
compresi fra
5
102
−
⋅ Pa e 20 Pa.
7
1.5 Decibel
Sebbene la pressione sia misurata in Pascal, si � soliti specificare il livello
sonoro in decibel (dB). Il decibel � una scala logaritmica, pi� adatta di quella
lineare a rappresentare la sensazione uditiva. Infatti la percezione umana,
secondo la legge psicofisica di Weber-Fechner, non � direttamente
proporzionale allo stimolo, bens� alla sua variazione relativa. Cos� un
cambiamento del livello sonoro di, ad esempio, 5 dB determina pressappoco
la stessa correzione della sensazione uditiva ad ogni livello (tranne che in
prossimit� delle soglie), invece una modifica della pressione sonora quadratica
media di, ad esempio, 0.01 Pa equivale a un cambiamento soggettivo molto
grande a bassi livelli ma difficilmente rilevabile ad alti livelli.
Il livello di pressione sonora SPL (dall�inglese Sound Pressure Level) �
definito come
dB
102
p
Log 20SPL
5-
×
= (1.6)
Al fine di ottenere una scala comoda, la pressione sonora quadratica media
viene divisa per una pressione di riferimento di
5
102
−
× Pa prima di calcolarne
il logaritmo decimale. Dal momento che la pressione di riferimento �
all�incirca uguale alla minima pressione sonora quadratica media udibile a 1
kHz, il rapporto per un suono udibile � generalmente maggiore dell�unit� e il
livello sonoro, in dB, � positivo. 0 dB corrispondono alla soglia di udibilit� a 1
kHz e la scala si estende verso l�alto, tipicamente fino a 120 dB, prima che il
suono diventi cos� intenso da essere doloroso. La tabella 1.1 riporta, a
intervalli di 10 dB, i livelli di pressione sonora da 0 dB a 130 dB, con accanto
la relativa pressione sonora quadratica media e uno o pi� esempi.
8
Tabella 1.1
Livello di
pressione sonora
Pressione sonora
quadratica media p (Pa)
130
2.63102
5.1
≈×
Danni permanenti all�udito
120 20
Soglia del dolore
110
32.6102
5.0
≈×
Concerto rock, velivolo in
prossimit� dei motori
100 2
Martello pneumatico a 1
metro, ribattitura
dell�acciaio a 5 m
90
632.0102
5.0
≈×
−
Fabbrica rumorosa, camion
a 7 metri, macinacaff� a 60
centimetri
80
0.2
Traffico cittadino
70
0632.0102
5.1
≈×
−
Interno di edificio con
finestre aperte su strade a
traffico intenso
60
0.02
Conversazione ad alta voce
50
00632.0102
5.2
≈×
−
Interno di edificio con
finestre chiuse su strade a
traffico intenso
40
0.002
Parco pubblico
30
45.3
1032.6102
−−
×≈×
Stanza silenziosa, fruscio di
foglie
20
4
102
−
×
Sussurri
10
55.4
1032.6102
−−
×≈×
Stanza insonorizzata,
deserto
0
5
102
−
×
Soglia di udibilit�
Ricevi informazioni sui nostri servizi, sulle offerte e non perdere news e consigli su università e lavoro.
