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venerdì 12 novembre 2021

Suoni dallo spazio?

Qui trovate una selezione curata di risorse pensate per fungere da spunto per le vostre lezioni, esplorazioni e sperimentazioni in classe. È stata realizzata nell’ambito di ESERO Italia, il programma educativo congiunto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e della European Space Agency (ESA).


 Dedichiamo al tema "Suoni dallo spazio" un incontro con insegnanti. Ma come? Nello spazio non c'è aria, come possono esserci suoni?

Cominciamo da un posto in cui un po' di aria c'è: Marte. 

Le sonde della NASA InSight e Perseverance hanno a bordo microfoni che funzionano bene. Registrano suoni ambiente, per esempio il vento, e suoni che provengono dai veicoli stessi. InSight ha posato sul suolo marziano un sismografo per rilevare i martemoti, quindi, detto in soldoni, un sensore che rileva genericamente le vibrazioni. 

Nel video seguente vediamo lo spettrogramma dei suoni e li ascoltiamo, avendo l'indicazione della loro causa.

Audio and Ringtones. Sounds of Mars from Perseverance Rover è una pagina che raccoglie nella prima parte i file audio da Perseverance (compreso il suono dell’elicottero Ingenuity) e poi elenca link a suoni raccolti da InSight, e altro 

Dal vento alle ruote sulle rocce, ecco tutti i suoni di Marte è una raccolta dell’ANSA di suoni, ovviamente della NASA.

Possiamo scoprire come "suonerebbero" su Marte suoni terrestri (compresa la nostra voce) andando nel sito Sound of Mars


Quelle sopra sono effettivamente oscillazioni periodiche longitudinali in un materiale, quindi "cose" che passando per i nostri orecchi identifichiamo come suoni.

E' possibile però rappresentare come suoni dati di tipo diverso. E' solo una rappresentazione, come lo è un grafico, però in qualche caso potrebbe dare informazioni utili: viene chiamata sonificazione (vedi su Wikipedia italiana e su Wikipedia inglese). In questo articolo se ne parla un po'. 

Si trovano anche sonificazioni di situazioni spaziali. Per rimanere nel sistema solare eccone due significative:

Juno Captures the "Roar" of Jupiter



E dato che evidentemente alla NASA sono un po' sbarazzini ecco Suoni inquietanti dallo Spazio, la playlist della Nasa per Halloween.

 

Aggiunte.

Il sismometro della sonda InSight ha rischiato di mancare alcuni martemoti importanti perchè senza energia. La sabbia e la polvere marziana avevano ricoperto più del previsto i pannelli solari sella sonda, diminuendo in modo drastico la quantità di energia elettrica per gli strumenti. 

Da Terra hanno provato a pulirli in vario modo, ma, certo, senza poter usare una spazzolina! Alla fine ha avuto successo un sistema decisamente controintuitivo: in una giornata un po' "ventosa" hanno preso con il braccio robotico un po' di sabbia dal suolo e la hanno versata sul pannello, dove ha "grattato via" abbastanza polvere da permetter al pannello di riprendere a fornire energia elettrica agli strumenti: NASA's InSight Mars Lander Gets a Power Boost. E poco tempo dopo sono stati registrati tre martemoti piuttosto intensi (NASA’s InSight Finds Three Big Marsquakes, Thanks to Solar-Panel Dusting).


E come farci mancare una bella battaglia spaziale, Battaglia di Coruscant Scena Iniziale - La Vendetta Dei SIth,  con tutti i suoi suoni e rumori così inesistenti!


venerdì 31 luglio 2015

Meccanismi musicali


Sto provando un nuovo percorso che faremo nel Lab. Piccoli da settembre. In laboratorio lavoravamo già con gli ingranaggi e realizzavamo meccanismi come questo nella foto.


L'attività funzinava molto bene, ma sentivo che mancava qualcosa. Mi è venuto in mente di trasformare il semplice ingranaggio in un meccanismo musicale. Il primo prototipo è questo qui sotto.


Ora ho tutta l'estate per fare altre prove.

martedì 10 marzo 2015

"E' necessaria una buona capacità per costruire un Theremin discreto con Arduino"


Nel titolo del post è celato un gioco di parole che contiene tutto il senso del progetto che Enrico mi ha chiesto di realizzare per il laboratorio di materiali in occasione dell'inaugurazione della nuova (e bellissima) sezione sull'alluminio (due info le trovate qui).

"Capacità"
Eh sì, perché proprio di capacità si parla ma quella elettrica per esser chiari!
Un approfondimento è qui, su Wikipedia.

"Theremin"
Cosa sia un Theremin è già più facile da raccontare. Agli inizi delgi anni '20 dello scorso secolo il signor Termen, un fisico se non ricordo male, costruì uno strumento musicale elettrico che prese il suo nome Theremin (anche Thereminvox).
Lo strumento sfrutta la variazione di capacità indotta dal corpo umano verso un antenna, facendone variare la tonalità (e anche l'ampiezza del suono con un'altra antenna, a dirla tutta).


"Discreto" 
lo è in quanto "non continuo", l'apparecchio che produce il suono è digitale; abbiamo scritto un semplice algoritmo in cui al varirare della capacità varia un parametro che determina a un suono. L'apparecchio in questione, neanche a dirlo, è proprio
"Arduino" 
al quale affidiamo il compito di tradurre le variazioni di questo parametro fisico in onde acustiche.

Come funziona
Ecco un filmato sbarazzino che mostra il perfetto funzionamento del tutto...


Semplificando parecchio si potrebbe dire che Arduino effettua un paragone tra la sua capacità interna e quella caricata dal nostro corpo sull'antenna che abbiamo costruito. In pratica la schedina alimenta ad intermittenza uno dei suoi pin e va poi a leggere su di un altro pin in ascolto quanto tempo impiega il segnale elettrico a "spegnersi", questo tempo appunto è influenzato dal valore della capacità esterna. La variazione di tempo viene elaborata e trasformata appunto in una frequenza udibile.

Un approfondimento lo trovate sul mio blog personale cliccando qui.
Un filmato più recente, con un Theremin elettronico, con l'assolo di Jimmy Page in "Whole Lotta Love"


Vorreste farlo anche voi? 
Restate sintonizzati con questo blog!

lunedì 27 gennaio 2014

Musica molle

Continuiamo a lavorare sui suoni nei materiali. Ci siamo occupati di molle.
Come sempre, usiamo le lastrine piezoelettriche, sia come altoparlante sia come microfono. Il microfono piezo è a contatto ed è quindi il più adatto a sentire i suoni nei materiali.
Per prima cosa Sabrina prova a far viaggiare il suono sia nel ripiano di legno sia nella gamba metallica del nostro carrello.




Poi comincia a usare le molle. La prima è piuttosto rigida.




La seconda è meno rigida, con spire più "fitte" e dà molta soddisfazione.




La terza l'abbiamo tolta a un gioco: il classico telefono a spago dove lo spago è sostituito con una molla. Come telefono non funziona un granchè, ma la molla ci porta quasi in Guerre stellari.




Sul muro del laboratorio Materiali ci sono due pannelli metallici portautensili, che usiamo per appendere alcuni degli oggetti che ci servono nelle attività con studenti e visitatori. Ne abbiamo usato uno per realizzare un "circuito sonoro".


Appena Sabrina appoggia l'altoparlante sul pannello metallico si sente un po' di musica: il pannello e la lastrina diventano un grosso altoparlante.

E per chiarire che quello piezoelettrico non è un microfono come gli altri ...




Le puntate precedenti del lavoro sui suoni nei materiali sono:
Prove propagazione suono nell'acqua
Percorso sul suono, laboratorio materiali, i lavori procedono!
Suoni nell'acqua: una grossa correzione
Suoni nell'acqua: trovato l'errore!
Cosa bolle in pentola?

lunedì 20 gennaio 2014

Wingardium Leviosa e gli ingegneri acustici


Come ha detto Enrico in uno dei suoi ultimi blog, abbiamo finito la settimana dell'ingegneria. Il tema su cui io e Sabrina abbiamo lavorato con le classi ed il pubblico è stato l'ingegneria acustica.
Che lavoro fa un ingegnere acustico?
"Lavora con il suono" è stata la frequente risposta che ci davano gli alunni.
In effetti il suono è l'anima delle loro creazioni, e devono conoscerlo in tutti i suoi particolari. Così abbiamo fatto anche noi: i visitatori esploravano le caratteristiche del suono sforzandosi di coglierne le principali caratteristiche. Cos'è la tonalità di un suono e cos'è il suo volume? Come si produce? Cosa ha bisogno per propagarsi?



Partendo da queste conoscenze hanno poi provato a realizzare un piccolo strumento a due corde.

 
Gli ingegneri acustici non solo si occupano di insonorizzare edifici, progettare ambienti per un buon ascolto, esplorare nuovi modi di produrre suoni (anche digitali), ma a volte cercano di fare anche un po' i maghi, cercando di far levitare le cose.
Certo, non hanno ancora conoscenze scientifiche così approfondite:

Wingardium leviosa
Incantesimo Wingardium Leviosa - Manuale degli Incantesimi Vol 1

ma ci si stanno avvicinando: 


La levitazione acustica, oltre che affascinante da vedere, può trovare applicazioni pratiche nel campo della  gestione di materiali tossici o radioattivi.

giovedì 17 ottobre 2013

Cosa bolle in pentola?







Vedete l'immagine qui sopra? Sembra proprio il pentolone di una strega, quale sarà mai la pozione che bollendo fa tutto quel fumo? Zampe di pesce, code di gallina, becchi di rospo?!? 
No, niente di magico: è semplicemente acqua, del rubinetto, a temperatura ambiente 
e il segreto è racchiuso in questo aggeggino qui sotto:




Stiamo proseguendo con l'implementazione degli exhibit per il Laboratorio Materiali, sempre il percorso sul suono, studiamo cosa accade quando un suono ad altissima frequenza -in questo caso 1,5 MHz circa- si propaga nell'acqua. L'orecchio umano non riesce a percepire questa frequenza, si tratta infatti di un "ultrasuono", azionando quindi l'aggeggino non ci accorgiamo di nulla né sentiamo niente in realtà.
Nell'acqua invece qualcosa accade, ed è una cosa alquanto curiosa, questo fluido "si rompe".
L'alta frequenza infatti scompone l'acqua in piccolissime goccioline, talmente piccole da riuscire a galleggiare nell'aria, abbiamo creato così una soluzione colloidale.
"L'aggeggino" in questione è un nebulizzatore ultrasonico proprio come quello contenuto nell'apparecchio per l'aerosol contro il mal di gola.
Ci siamo chiesti: Ma cosa c'è dentro?come funziona? 
Tempo un minuto e il povero aggeggino è stato segato a metà:




Nella parte superiore, davanti al cavo di alimentazione, c'è il sensore che verifica la presenza dell'acqua (quel cilindretto nero a forma di U capovolta) evita che la piastrina piezoelettrica, posta nell'alloggiamento subito sotto, si azioni a secco: il cristallo piezo muovendosi molto velocemente tende a scaldarsi e l'acqua in questo caso funge anche da refrigerante. Il resto dei componenti che si intravedono sono parte dell'elettronica necessaria a generare la frequenza ultrasonica. Infine c'è la corona di luci, sono led di vari colori, la funzione è solamente estetica.
Tutto questo materiale è immerso in una durissima resina bianca ed è racchiuso in un contenitore metallico completamente stagno.
Ricapitolando, il circuito elettronico adeguatamente alimentato (24V 1A) genera un segnale elettrico ad altissima frequenza,1,5 MHz , che inviato alla piastrina piezoelettrica la fa vibrare e impattare sull'acqua con la stessa frequenza. 
Ma perché il pentolone?
In realtà il pentolone della strega non ha alcun legame con il laboratorio, lo ha invece con La Notte al Museo "Speciale Halloween" che stanno organizzando i colleghi, il cui tema appunto riguarderà Halloween, streghe, zucche e scienza dove verrà adoperato come oggetto scenico:
Abbiamo creato una macchina che fa tutto fumo e niente arrosto, perchè quindi non approfittare dei nostri progressi!?!
Nel pentolone sono immersi quattro dispositivi legati tra loro.
Ottimo contributo di Enrico questo video in slow motion che descrive perfettamente il fenomeno.






Sempre sull'argomento:
Prove propagazione suono nell'acqua
Percorso sul suono, laboratorio materiali, i lavori procedono!
Suoni nell'acqua: una grossa correzione
Suoni nell'acqua: trovato l'errore!
Prime prove di soluzione colloidale dalla pagina Facebook del Museo

venerdì 20 settembre 2013

Suoni nell'acqua: trovato l'errore!

"abbiamo fatto luce sul suono!" e quindi svelato il mistero che ammantava quello che pareva essere un semplice esperimento sulla propagazione dei suoni nell'acqua.
Un breve riassunto lo trovate
Qui: primo esperimento sulla propagazione dei suoni in acqua con trasduttori piezoelettrici
qui: iniziano i lavori di costruzione dei kit per il laboratorio
qui: la scoperta dell'errore, nei commenti si trova anche la descrizione del resto delle prove che abbiamo effettuato, ovvero mettere tutti i cavi in ammollo nello stesso contenitore pieno d'acqua.

Insomma, cosa succede? La propagazione del suono non c'entra niente, c'entra invece la propagazione del segnale elettrico. Pensavamo fosse impossibile avendo messo tutti i fili "in corto" nell'acqua, ma ci sbagliavamo! Infatti nessuno dei fili è proprio in corto, l'acqua offre una certa resistenza elettrica ( Per avere un'idea un centimetro "lineare" di acqua del museo ha una resistenza di circa 60 ohm) e non si comporta quindi come un perfetto conduttore! Riporto lo schema semplificato dell'esperimento che abbiamo svolto qui accanto.
Il primo dei tre circuiti rappresenta il nostro sistema composto da un lettore musicale (a sinistra) i cui cavi di uscita privati dell'altoparlante sono stati messi in acqua insieme ad i cavi di ingresso di un amplificatore per chitarra elettrica (sulla destra).
Quel groviglio di resistenze al centro rappresenta la resistenza che offre l'acqua al passaggio di corrente elettrica tra tutti e quattro i fili immersi. Gli altri due circuiti subito sotto rappresentano, insieme, un'ulteriore semplificazione del primo circuito. (Ecco in verità bisogna fare la differenza tra i due circuiti dato che se provaste a seguire l'andamento della corrente col dito vi rendereste conto da soli che è di verso opposto in uscita Vo ) Ma anche senza perdersi in difficili calcoli è  evidente come l'equazione in fondo sia ben diversa da "zero", ovvero la tensione in uscita Vo totale dipende dalla tensione in ingresso Vi in relazione a tutte le resistenze del circuito, che in questo caso variano al variare della distanza dei cavi immersi in acqua.
Non è chiaro qualcosa? Non torna qualche conto? Aggiungete tutti i commenti qui sotto!


mercoledì 4 settembre 2013

Suoni nell'acqua: una grossa correzione

Prima del periodo di ferie avevamo provato a usare un microfono piezoelettrico immerso nell'acqua. A un certo punto abbiamo immerso anche un piccolo altoparlante con risultati fantastici: http://lavorincorso-museoscienza.blogspot.it/2013/08/prove-propagazione-suono-nellacqua.html.
Ora abbiamo ripreso le prove e abbiamo sostituito l'altoparlante (tipo cuffia ad archetto) con una capsula piezoelettrica. L'effetto c'è, il microfono immerso ci fa sentire bene il suono inviato al piezo-altoparlante. Abbiamo provato a sostituire l'acqua con lo shampoo e va ancora meglio. Tutti contenti.

Poi ci siamo accorti che stavamo sbagliando, e parecchio. In effetti abbiamo capito che il segnale elettrico che arriva all'altoparlante viaggia nel liquido e arriva ai contatti del microfono piezo, anche se abbiamo coperto di colla a caldo una delle sue facce, isolandola elettricamente. Insomma, sembra proprio che quello che sentiamo non sia dovuto alla propagazione del suono nell'acqua ma alla propagazione del segnale elettrico. Non capiamo bene come funzioni, e fondamentalmente non capiamo in dettaglio la situazione elettrica sulle due facce della capsula piezoelettrica. Bisogna studiarci un po'.

martedì 27 agosto 2013

Percorso sul suono, laboratorio materiali, i lavori procedono!


Cosa stiamo combinando?
Stiamo preparando il materiale per il nuovo percorso sul suono all'interno del Laboratorio di Materiali.
Sul banco da lavoro si trovano degli amplificatori di vario genere, dei microfoni tradizionali, dei microfoni "un po' speciali" e dei piccoli altoparlanti.
Molto spesso questi oggetti di tipo comune come questi vengono da noi presi e modificati/aperti/rotti/aggiustati/incollati/saldati/pegati/etc per questioni di necessità -ad esempio l'oggetto che ci serve non è stato ancora inventato- oppure come in questo caso semplicemente per aumentarne la robustezza e quindi permettere ai visitatori di farne l'uso più inappropriato possibile "...come suona un microfono se ci salgo sopra con la sedia?!?" ecco.
Qualcuno dei test già eseguiti lo trovate QUI!

venerdì 2 agosto 2013

Prove propagazione suono nell'acqua

Stiamo preparando un nuovo percorso sul suono per il laboratorio di materiali: cosa succede quando i suoni incontrano appunto diversi materiali?
Abbiamo cominciato la sperimentazione effettuando delle prove con dei piccoli diffusori acustici - altoparlanti tipo cuffie ad archetto - e dei microfoni piezoelettrici immersi in un contenitore pieno di acqua.

 

Con grande stupore ci siamo resi conto di quanto i collegamenti elettrici non risentano per niente della presenza dell'acqua (poi, per scrupolo di sicurezza, abbiamo isolato e sigillato i contatti elettrici con la colla a caldo) e di quanto bene funzioni il microfono piezoelettrico in immersione: si comporta come un perfetto idrofono. (successivamente ci siamo accorti di un grosso errore, vedi http://lavorincorso-museoscienza.blogspot.it/2013/09/suoni-nellacqua-una-grossa-correzione.html)

Microfono piezoelettrico
Piezoelettrico lato collegamenti
Altoparlante recuperato da una cuffia
Tutto a bagno!!
E questa è solo una delle prove, un'altra la trovate qui!