Le punte

[MarioBon]

Affrontiamo una volta per tutte il "problema delle punte": servono, no servono?
Per prima cosa vediamo cosa succede quando si appoggia un qualche cosa che genera vibrazioni sul pavimento. Dobbiamo distinguere due casi
- il pavimento è "duro": non si muove, ha una massa enorme
- il pavimento è elastico e può vibrare.


Caso del pavimento duro (figura in alto a sinistra).
Sotto al diffusore acustico abbiamo messo uno strato di neoprene (che è elastico come una molla). Il tutto si può schematizzare con una massa che rappresenta il diffusore, una molla ed uno smorzatore che rappresentano lo strato di neoprene. Se al posto del neoprene ci fosse del sughero o della gomma o del feltro o qualsiasi altro materiale dotato di elasticità, lo schema resterebbe lo stesso ma cambierebbero i valori di elasticità e smorzamento. Lo stesso dicasi se si realizzano del sandwitch intervallando materiali elastici e materiali rigidi. Il sistema massa-molla-smorzatore forma un oscillatore caratterizzato da una certa frequenza di risonanza (che vale la radice quadrata del rapporto tra la costante elastica ed il peso del diffusore il tutto diviso per 6.28).
Nel diagramma in alto a destra è rappresentato lo spostamento trasmesso la pavimento. Come si vede
- per frequenze inferiori alla risonanza del sistema il movimento viene trasmesso al pavimento
- alla risonanza il movimento trasmesso dipende dallo smorzamento presente
- per freq. superiori alla risonanza il movimento trasmesso si attenua.
Ne segue che, per ridurre il movimento trasmesso al pavimento, la elasticità del neoprene (sughero, gomma, ecc.) deve essere dimensionata in funzione della massa del diffusore in modo da ottenere una frequenza di risonanza più bassa della minima frequenza a cui vibra il diffusore stesso.
Più la "molla" è dura, tanto più la frequenza di risonanza si sposta verso le alte frequenze e tanto più movimento viene trasmesso al pavimento.
La punta
Una punta è equivalente ad una molla infinitamente "dura". Di conseguenza tutte le vibrazioni vengono trasmesse al pavimento. L'angolo di apertura della punta non ha nessuna importanza.
Caso del pavimento elastico
Le cose cambiano se il pavimento è elastico. In tal caso lo schema diventa quello in basso a sinistra dove sono presenti anche una molla ed uno smorzatore a rappresentare le caratteristiche del pavimento. In questo caso, senza entrare troppo nei dettagli, è necessario che l'elemento di disaccoppiamento tra diffusore e pavimento formi un sistema con frequenza di risonanza più bassa di quella propria del pavimento (quindi il neoprene dell'esempio precedente deve essere ancora più "mollo").

[MarioBon]

Se il pavimento è elastico e mettiamo le punte sotto al diffusore, tutto il movimento viene trasmesso al pavimento e la situazione (rappresentata nella figura che segue)

diventa analoga all'oscillatore semplice. In sostanza il pavimento viene eccitato dalle frequenze al di sotto della sua frequenza di risonanza. Una differenza però c'è: la frequenza di risonanza ora è determinata dalla massa del pavimento più la massa del diffusore acustico.

[MarioBon]

Le punte non disaccoppiano il diffusore dal pavimento, al contrario lo accoppiano nel senso che tutte le vibrazioni prodotte dal diffusore vengono trasmesse al pavimento.
Se lo scopo è accoppiare il diffusore al pavimento la cosa migliore è fissarlo con viti e bulloni. La base del diffusore smetterà di vibrare, tutto il resto del diffusore continuerà a farlo.
Per isolare o disaccoppiare il diffusore dal pavimento si deve inserire, tra i due, un dispositivo opportunamente calcolato in funzione del peso del diffusore ed eventualmente anche della elasticità del pavimento stesso. Ne segue che un dispositivo che "funziona" con un certo diffusore su un certo pavimento non è detto che funzioni altrettanto bene con un diffusore di peso diverso su un altro pavimento.

Un effetto oggettivo di tutti questi dispositivi che si mettono sotto ai diffusori e sicuramente quello di variare l'altezza degli altoparlanti dal pavimento. Nei sistemi multivia, nella regione di cross-over, almeno due altoparlanti irradiano contemporaneamente le stesse frequenze. Questo "restringe" l'angolo di dispersione verticale e anche qualche centimetro di differenza in altezza può provocare una variazione sensibile sulla risposta in frequenza del suono diretto.
Più è alto il taglio tra medio e tweeter e più la dispersione verticale all'incrocio tra i due è stretta.

Alzando un diffusore di 10 centimetri si ottiene un "alleggerimento" della risposta tra 150 e 300 Hz che può essere percepita come un miglioramento della articolazione del basso o un eccesso di frequenze medio-alte (magari compensato dalla maggior altezza del tweeter).

In sostanza alzare o abbassare il diffusore produce effetti che sono probabilmente maggiori (all'ascolto) delle punte o degli smorzatori su cui appoggia.

[MarioBon]

fin qui non abbiamo ancora detto se il diffusore debba essere accoppiato o disaccoppiato al pavimento.
In realtà il problema è un'altro: il diffusore non deve vibrare di suo, non deve produrre onde stazionarie a bassa frequenza al suo interno, le pareti devono essere rigide (non si devono "gonfiare e sgonfiare" seguendo, in controfase, il movimento del woofer) e quel poco di movimento che rimane deve essere smorzato per cessare nel più breve tempo possibile.
Il peso di un sistema di altoparlanti è già un indicatore di qualità. In particolare il rapporto tra il peso della membrana ed il peso del cabinet.
Il rinculo del fuxile
Il rinculo, come sanno tutti i cacciatori, è la spinta all'indietro esercitata dal fucile quando spara. Tecnicamnte è la conseguenza della conservazione della quantità di moto.
Per contrastare il rinculo il fucile viene appoggiato alla spalla e i piedi saldamente puntati a terra.
Il rinculo del woofer
Quando il diaframma del woofer va avanti, il cabinet rincula all'indietro. Tanto più il cabinet è pesante e tanto meno rincula il che significa che il diaframma dell'altoparlante non cede energia al cabinet e usa la potenza dell'ampli per il suo spostamento (e non per spostare il cabinet).
Un cabinet è pesante anche perchè lo spessore delle pareti è "grosso" e una lastra più grossa è anche più rigida. Ne segue che un diffusore dove il maggior peso sia conseguito aumentando lo spessore delle sue pareti è rigido e pesante e non vibra.

Se un diffusore non vibra, il problema se trasmettere o non trasmettere le vibrazioni al pavimento non si pone.

[M.B.]

Complimenti, Mario. Soprattutto per la proverbiale sintesi espositiva...

[MarioBon]

Differenza tra materiali elastici e materiali resilienti.

un materiale elastico si comporta come una molla: una molla quando viene compressa esercita una forza che è proporzionale allo spostamento e che si oppone al moto.
Felastica= -kx (k=costante elastica, x=spostamento).
Quando rilasciamo la molla questa torna alla sua dimensione originale dopo un certo numero di oscillazioni. Lo smorzamento presente limita il numero di oscillazioni.

Un matereriale resiliente, quando vine deformato, torna alla sua forma originale ma, per farlo, può impieegare anche giorni. Questo è dovuto al fatto che le forze viscose interne al materiale sono predominanti sulle forse elastiche. Il lavoro fatto per deformare il materiale non viene accumulato come energia potenziale e quindi restituito (come fa la molla) ma viene dissipato in calore all'interno del materiale.

Da qualche anno all'interno delle scarpe da ginnastica vengono messi degli inserti di NOENE. Il NOENE è un materiale resiliente composto da una gomma caricata con olio. Quando il NOENE viene deformato l'olio si scalda e dissipa l'energia accumulata in calore. In sostanza il NOENE si deforma molto velocemente ma torna alla sua forma originale molto lentamente: in pratica assorbe gli urti.
Se fate cadere una sfera di acciaio sul pavimento questa rimbalza. Se la fate cadere su uno strato di NOENE la biglia non rimbalza ma si ferma come se rimanesse attaccata al suolo (c'è anche una pubblicità in televisione).

questo video mostra cosa succede:
https://www.youtube.com/watch?v=c7D0yZsrjVI

Il NOENE può essere messo sotto a un diffusore acustico? certamente e potrebbe rivelarsi più efficace di altri sistemi.

[MarioBon]

Qui sopra il confronto tra le vibrazioni trasmesse al pavimento attraverso un elemento elastico e attraverso le punte. Non servono commenti.

Per concludere: se si vuole impedire che le vibrazioni prodotte dal diffusore acustico vengano trasmesse al pavimento (e quindi ad altri oggetti nella stanza per via strutturale) si devono adottare le soluzioni che l'ingegneria ha sviluppato (da anni) per isolare le macchine dalle strutture portanti. La soluzione sono i disaccoppiatori elastici. Il disaccoppiatore va scelto in funzione del peso del diffusore e deve essere tale per cui la frequenza di risonanza del sistema sia inferiore alla minima frequenza della vibrazione prodotta.
Le punte non sono la soluzione migliore a questo problema.

[virman71]

molto molto interessante.....

[Polin]

Questo è un prodotto interessante,probabilmente simile al Noene in quanto a composizione chimica.
https://www.youtube.com/watch?v=CJkDAxksVgk

[fab0]

Partendo dal trasduttore elettroacustico, abbiamo la superficie radiante che spinge da una parte ed un cestello che spinge dall'altra, con una serie di masse in movimento.
Credo che il caso ideale sia quello in cui il cestello rimane fermo ed la superficie radiante "trasduce" tutta l'energia in pressione acustica.
Questo implica che il cestello sia supportato da qualcosa fermo. Cioè con una massa alta oppure con un rinvio rigido che porta ad una massa alta.

Le due caratteristiche possono essere assimilate in un unico oggetto, ad esempio un cabinet molto rigido e molto pesante. Ma potrebbe anche esistere la condizione di un cabinet molto rigido che poggia su qualcosa di molto pesante.
In tutti i suddetti casi si parla di accoppiare cestello con box con pavimento.

Anche io ho notato che questa trasmissione di energia può far vibrare le "normali" solette in laterocemento.

Intuitivamente però direi che se non ci sono conseguenze negative preponderanti, come ad esempio mobili e soprammobili che vibrano producendo rumore, è sempre bene trasferire tutta l'energia possibile verso una massa maggiore possibile, in modo da minimizzare il movimento del cestello e massimizzare il movimento "verso l'aria".
Certo se poi ci sono problemi indotti dalle vibrazioni in altri "sistemi" (ad es in sistema soprammobili ), allora vale la pena disaccoppiare i due mondi.

Per fare un paragone sportivo, c'è una bella differenza a pedalare in salita su una mtb con sospensioni posteriori "aperte" rispetto ad un retrotreno bello rigido. La differenza è che in un caso, parte dell'energia dell'atleta va dissipata nella compressione della sospensione ad ogni semiciclo della pedalata...
Nel duale acustico, l'energia erogata dal finale può muovere in un senso la membrana e produrre pressione oppure muovere il box nel senso opposto e produrre... nulla

Poi ci sarebbe da mettere in ballo anche in fatto l'immagazzinamento e il trascorrere del tempo e la restituzione dell'energia.