Re: Picchiettando con un cucchiaino una tazza di the

From: Tetis <gianmarco100_at_inwind.it>
Date: Sat, 15 Jul 2006 12:59:11 +0000 (UTC)

"Mauro Riccardi" <mauro_at_ma.hw.ac.uk> wrote in message
news:Pine.SOL.4.44.0607061956450.6164-100000_at_wiay

> On Tue, 4 Jul 2006, Dario wrote:
> >
> > Sicuro. Ho fatto vari esperimenti. Prima metto in rotazione il liquido,
> > e solo successivamente picchietto verticalmente nel centro del fondo
> > della tazzina. Il tono cambia fino a quando il liquido si ferma. Se lo
> > rimetto in rotazione l'effetto e' ancora presente.

Sicuro che quando metti in rotazione il bicchiere non
attenui le frequenze pi� alte con le dita? :-) A parte
lo scherzo. Ho fatto l'esperimento come suggerivi tu ed
ho notato che la dinamica d'impatto del cucchiaino con il
fondo del bicchiere risente del moto del liquido. Se
il cucchiaino ha impatto verticale le note sono pi� nitide
ed acute, se avviene di sbieco, con strisciamento, come
� pi� facile se il liquido � in movimento il suono cambia.
Ho provato a percuotere la tazza esternamente e noto pochissima
differenza anche perch� il moto del liquido nella tazza �
di breve durata. Il tempo di tirar fuori il cucchiaino e
percuotere la base della tazza ed il liquido � quasi fermo.

A dire il vero mi ero accorto da me di un cambiamento del suono
usando bicchieri di cristallo, ma non li ho a tiro tutti
i giorni e sono piuttosto fragili. Non ero stato sistematico,
perch� avrei rischiato la salute del bicchiere e dei miei
timpani se qualcuno si fosse accorto del trattamento :-)
Inoltre mi ero convinto che ci fossero troppi parametri
da controllare. Forma della superficie, superficie bagnata,
riempimento, fattori di attenuazione secondaria, come
il contatto con le dita, appunto ed i parametri di
impatto. Ho fatto prove con bicchieri pi� tradizionali,
quasi ogni volta che ho avuto per le mani un bicchiere ed
un cucchiaino. L'effetto che mi meraviglia di pi� � il fatto
che il moto della superficie del liquido risente della
percussione. L'ondeggiamento che residua quando il liquido
� quasi fermo viene attenuato pi� velocemente se percuoti
la tazza dall'esterno. In termini molto sofisticati di
teoria dei campi mi verrebbe da pensare ad una dinamica
non lineare di localizzazione dei modi di Goldstone per
effetto della presenza di altri modi a frequenze pi�
elevate e lunghezze d'onda comparabilmente grandi. Non saprei se
questo fenomeno � alla base di qualche applicazione in
superconduttivit�. Ad esempio non saprei se i modi
di oscillazione in una giunzione Josephson risentono
dell'applicazione di campi di alta frequenza, o
se la superconduzione � stabile rispetto a questo
genere di trattamento.

Comunque uno dei miei pensieri bizzarri che mi erano
balenati in testa a pi� riprese fin da quando avevo
saputo della differente velocit� del suono in aria,
acqua, ferro era stato: le onde in acqua viaggiano con
velocit� circa 4 volte maggiore che in aria, quindi
dovrebbero essere riflesse dalla superficie superiore,
se la superficie � liscia la riflessione favorisce la
risonanza, se la superficie � leggermente corrugata
il suono dovrebbe risultarne decurtato per interferenza.

Cos� ad un certo punto, crescendo, mi ero messo a fare le
prove che ti ho detto, ma
ero rimasto piuttosto deluso. Un lieve effetto si percepisce,
ma nulla di spettacolare. Al modo che suggerisci tu invece
l'effetto � sostanzioso, ma la causa temo che sia davvero
il modo in cui il cucchiaino batte. Alla delusione si era
aggiunta la frustrazione di non avere in alcun modo previsto
l'attenuazione delle oscillazioni di bassa frequenza.
 
Qualche considerazione numerica e qualcuna pseudo-teorica.
La lunghezza d'onda in acqua ed in aria di una stessa frequenza �
pi� lunga di circa quattro volte in acqua. Una frequenza
di 10000 Hz significa in aria 300/10000 = 3 mm. In acqua
1.2 cm (da non confondere con l'ampiezza degli spostamenti
che � piccolissima). Se fate caso il suono non dipende
moltissimo dalla presenza di bollicine, le bollicine si staccano
quando percuotete un bicchiere e si producono in maggior numero
perch� fornite l'energia libera di nucleazione, e sospetto che
questo della nucleazione sia un fenomeno che dipende poco
dalle frequenze udibili, se non per una parte
non lineare associata con la formazione di caustiche di
riflessione, tuttavia se l'acqua
frizza sentite il suo frizzare, ma non si percepisce una forte
differenza di timbro, sospetto che per gli ultrasuoni la differenza
sarebbe percettibile. I suoni pi� bassi
comunque stanno su lunghezze d'onda, nel liquido, fino a
12 m per una frequenza di 100 Hz quindi non risentono della
forma del liquido. Questo avevo pensato, insieme con il pensiero
di saperne poco e di sentirmi stupido. Anche il modo di
attenuazione dei suoni nei liquidi mi aveva dato da pensare,
pure se molto superficialmente. Avevo pensato che forse le
frequenze pi� alte in prossimit� della superficie avrebbero
prodotto modi di superficie capaci di produrre un allungamento
dei suoni, ma anche che in un secondo fare 3000 giri di
tazza pu� essere defatigante.

> Boh, io la butto li'...
> Hai provato con liquidi di diversa viscosita'?
> A rigore di termini non e' vero che quando c'e' il te' nella tazza "solo"
> la parte libera della parete della tazza vibra: c'e' una specie di
> "profondita' di penetrazione" della "perturbazione". Lo smorzamento viene
> dato dall'efficienza con cui il liquido assorbe l'energia dalla tazza. Ad
> occhio e croce direi che e' funzione monotona della viscosita'. E siccome
> la dissipazione in un liquido non e' detto che sia lineare nella
> velocita', questa lunghezza di penetrazione di cui parlavo potrebbe essere
> influenzata in maniera misurabile (ahem, udibile) dalla velocita' del
> fluido (diciamo dallo scorrimento lungo le pareti della tazza).

 
> bye^2, mr




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