ACUSTICA APPLICATA E ILLUMINOTECNICA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2020/2021
- Docente
- NICOLA PRODI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- ING-IND/11
Obiettivi formativi
- Il corso esamina la natura del suono, la sua percezione da parte dell’uomo ed il suo comportamento nell’ambiente esterno ed interno. Si intende fornire le basi per la comprensione dei fenomeni e sono sviluppati strumenti di calcolo semplici per i problemi di controllo dell’acustica nell’ingegneria civile. Inoltre sono presentate le grandezze illuminotecniche e sono sviluppati gli strumenti progettuali di base per il dimensionamento della luce naturale ed artificiale.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
- nozioni di base circa le sorgenti sonore e la ricezione del suono
- conoscenza delle grandezze di interesse nell’acustica applicata usate nella pratica progettuale
- conoscenza della propagazione del suono nell’ambiente esterno
- conoscenza delle problematiche acustiche tipiche nell'ambiente interno quali riverberazione e livello sonoro
- conoscenze dell’isolamento acustico
- conoscenze di base della strumentazione di misura del suono
- conoscenza dei termini tecnici e delle problematiche di base dell’illuminotecnica
- nozioni di base per l’illuminazione naturale ed artificiale
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
- prevedere li livello del suono propagato dalle sorgenti esterne e l’attenuazione delle barriere acustiche
- prevedere il livello sonoro ed il tempo di riverberazione nell’ambiente interno
- calcolare il coefficiente di assorbimento di un materiale poroso data la sua impedenza superficiale
- prevedere l’isolamento acustico di pareti omogenee sottili
- calcolare il fattore di luce diurna
- calcolare l’illuminamento diretto
- dimensionare l’illuminazione artificiale Prerequisiti
- E’ necessario avere acquisito e assimilato le seguenti conoscenze fornite dai corsi di “Analisi matematica” e “Fisica generale”:
- concetti elementari di analisi matematica, calcolo differenziale e numerazione complessa;
- conoscenze dei concetti fondamentali di fisica Contenuti del corso
- Il corso prevede 60 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni. In particolare sono previste 50 ore di acustica applicata e 10 ore di illuminotecnica.
ACUSTICA APPLICATA
Il fenomeno sonoro
Generalità. Sorgente e mezzo di propagazione. Velocità del suono nel mezzo. Principali grandezze acustiche: pressione acustica, velocità delle particelle, intensità, densità di energia e impedenza acustica. Valori efficaci. Livelli sonori e scala dei decibel.
Analisi in frequenza e sistema uditivo umano
Audiogramma e descrizione del sistema uditivo umano. Introduzione all’analisi in frequenza. Spettri. Filtri di ottava e terzi di ottava. Rumore bianco e rumore rosa. Curve di ponderazione.
Fonometria
Il fonometro: schema funzionale. Costanti di tempo, livello equivalente e SEL.
Acustica ambientale
Propagazione del suono in ambiente esterno: onde piane, sferiche e cilindriche. Effetti di attenuazione con la propagazione. Barriere acustiche e loro dimensionamento.
Assorbimento acustico
Coefficiente di riflessione complesso. Impedenza specifica. Previsione del coefficiente di assorbimento. Tipologie di assorbimento acustico. Materiali fonoassorbenti.
Trasmissione acustica ed isolamento
Il potere fonoisolante: legge di massa, effetto di risonanza e di coincidenza. Pareti doppie. Propagazione dall’interno degli ambienti all’esterno e viceversa. Indici di valutazione e requisiti passivi degli edifici, normativa tecnica e legislazione.
Acustica architettonica
Acustica degli ambienti chiusi: trattazione geometrica, trattazione energetica - statistica, la teoria di Sabine. Densità di energia sonora a regime, tempo di riverberazione. Altre espressioni del tempo di riverberazione. Livello sonoro nell’ipotesi del campo riverberante e semi-riverberante. Cenni sulla trattazione ondulatoria (modi normali e onde stazionarie).
ILLUMINOTECNICA
Il fenomeno luminoso
Definizioni: grandezze fotometriche, colore, superfici diffondenti.
L’illuminazione naturale
Modello di cielo; fattore di luce diurna; applicazione nell’ambiente interno.
L’illuminazione artificiale
Requisiti illuminotecnici; illuminazione diretta; illuminazione di interni, lampade; integrazione con la luce naturale. Metodi didattici
- Il modulo didattico "Acustica Applicata ed Illuminotecnicai" (Prof. N. Prodi), che dal prossimo anno accademico assumerà la denominazione "Fisica tecnica B", è integrato con il modulo "Termodinamica, trasmissione del calore e termofisica degli edific" (Prof. P. Fausti) che dal prossimo anno accademico assumerà la denominazione "Fisica tecnica A". Le lezioni svolte dai docenti dei due moduli si integrano per costituire l'insegnamento da 12 CFU denominato "Fisica tecnica".
Negli anni accademici fino al 2018-2019, l'insegnamento si è svolto in presenza, mediante lezioni frontali ed esercitazioni numeriche tese a risolvere problemi concreti di acustica applicata ed illuminotecnica.
Nell'anno accademico 2019-20, l'insegnamento si è svolto interamente modalità telematica, con video-lezioni ed esercitazioni.
Nel presente anno accademico 2020-2021, le lezioni verranno condotte ancora in modalità telematica, visto il perdurarsi dell'emergenza sanitaria da COVID.
Verranno svolte principalmente video-lezioni ed esercitazioni in diretta streaming; in alcuni casi verranno utilizzate lezioni preregistrate. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame relativo al modulo "Acustica Applicata ed Illuminotecnica", consiste in una prova scritta ed in una orale che vengono svolte in concomitanza a quelle del modulo "Termodinamica, trasmissione del calore e termofisica degli edifici".
La prova scritta ha durata di 3 ore e consiste nella soluzione numerica di tre semplici problemi dei quali il primo sugli argomenti della termodinamica, il secondo sulla trasmissione del calore ed il terzo sull’acustica applicata o sull’illuminotecnica. I dati numerici dei problemi sono personalizzati tramite riferimento ad alcune cifre del numero di matricola. Per lo svolgimento del compito scritto è consentito fare uso di tavole, tabelle, libri e appunti, ma non di connessioni internet o telefoniche.
Per l’accesso alla successiva prova orale (tipicamente programmata dopo 7 – 10 giorni dalla prova scritta) è necessario eguagliare o superare la soglia minima di valutazione pari a 15/30. Per i voti da 15/30 a 17/30 l’ammissione è con riserva, e potrà essere richiesta l'impostazione risolutiva di un problema. Per i voti allo scritto maggiori o uguali di 18/30 l’ammissione all'orale è senza riserva. Il voto della prova scritta viene considerato utile per la durata di 12 mesi dallo svolgimento della prova.
La prova orale consiste in domande sulla teoria, in numero minimo di tre, o nell’impostazione risolutiva di tipici esercizi coprendo tutti gli argomenti svolti nelle lezioni. Il voto finale viene assegnato formulando una valutazione che rispecchia il grado di preparazione riscontrato nella prova scritta ed in quella orale. Trattandosi di moduli integrati il voto viene registrato egualmente sia per il Corso di "Acustica Applicata ed Illuminotecnica" (Prof. N. Prodi) che per il Corso di "Termodinamica, trasmissione del calore e termofisica dell'edificio" (Prof. P. Fausti).
In questo anno accademico si ritornerà all'inserimento delle prove parziali di verifica alla conclusione di ogni ciclo di lezioni. In particolare, le prove parziali sono dedicate a tre diversi gruppi di argomenti: la prima di "Termodinamica", la seconda di "Trasmissione del calore e termofisica dell’edificio", la terza di "Acustica applicata e Illuminotecnica". Le prove parziali vengono programmate con largo anticipo, sono eseguite all’interno del normale orario di lezione o come recupero orario e pertanto hanno una durata di 2h e 30'. Le prove parziali possono sostituire lo scritto riepilogativo proposto all’interno delle sessioni d’esame. In questo caso le votazioni medie ottenute alle prove parziali danno l’accesso alla prova orale secondo i criteri esposti sopra. L’esito incompleto di una o più prove parziali o l’insufficienza della votazione media delle tre prove può essere migliorato solo utilizzando gli scritti di giugno e luglio. Dopo la sessione estiva le prove parziali incomplete decadono e non potranno più essere utilizzate pur rimanendo garantito l’accesso all’orale con la votazione già acquisita. Nell'anno accademico 2020-21, le prove parziali verranno effettuate in via telematica, salvo diversa possibilità qualora si riattivi la modalità in presenza.
Inoltre, dallo scorso anno accademico è stata introdotta la possibilità, per chi ottiene una valutazione dello scritto senza riserva, di confermare il voto dello scritto con un esame orale semplificato, esponendo correttamente due argomenti a scelta dello studente, uno per ciascun modulo integrato.
Infine, per agevolare la partecipazione degli allievi alle prove parziali sono allo studio nuove modalità di verifica scritta costituite da una parte di domande teoriche a risposta multipla e una parte con esercizi a risposta chiusa. Come piattaforma per queste nuove modalità di verifica potranno essere utilizzati o Google moduli o Classroom. Testi di riferimento
- Le lezioni non seguono un testo di riferimento ma il docente mette a disposizione sul sito Classroom del Corso i file pdf delle presentazioni (in genere caricati il giorno antecendete la lezione), i file pdf delle esercitazioni numeriche svolte a lezione, i video delle lezioni, alcune dispense su parte del programma ed infine i file pdf di altri esercizi svolti sia di acustica che di illuminotecnica. Si indicano per utilità di studio i seguenti testi; come testo base P. Ricciardi "Elementi di Acustica ed Illuminotecnica", McGraw Hill e come approfondimento per la parte di acustica R.Spagnolo, "Manuale di Acustica Applicata" Città Studi Edizioni.
