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Titolo: inalazione di elio e conseguenze...

Ciao!
Qualcuno saprebbe spiegarmi perchè inalando del gas elio e successivamente
provando a parlare, la voce risulta alterata (e precisamente + acuta)
rispetto alla condizione normale? Forse perchè le corde vocali vibrano in un
mezzo meno denso dell'aria? Ho considerato anche che le onde sonore si
propagano prima nell'elio, e successivamente nell'aria. Questo però dovrebbe
dare luogo solo a riflessione e rifrazione, com'è per la luce quando passa
da un mezzo ad un altro con diverso indice di rifrazione, non ad una
variazione delle frequenze. Interazioni chimiche con i tessuti, poi, non
dovrebbero essercene, dato che l'elio è completamente inerte. Voi che dite?
Ciao a tutti
Stefano

 rispetto alla condizione normale? 
il suono si propaga piu' lentamente nell'elio che nell'aria quindi per
un effetto simile al doppler la frequenza aumenta
-- 
Saluti
Valar
collegato telepaticamente con Allanon, Roland, Capo Rosso e F2
Maestro Jedi di Abulion Yorgen
ICQ 51287994
"Diciamo la verita': a tutti piacciono le minorenni, per questo c'e' una
legge!" Daniele Luttazzi
per rispondere sostituite (underscore) con _

un mezzo meno denso dell'aria?....
Ho assistito anch'io alla simpatica dimostrazione nel programma di Bonolis e
Laurenti.
Questa è la prima cosa che verrebbe in mente, ma chiaramente non può essere.
Le corde vocali, come tutte le corde, vibrano ad una frequenza indipendente
dalla velocità di conduzione del suono.
L'effetto risiede invece nelle risonanze delle cavità aeree dell'organo
della fonazione.
Laringe,naso,bocca.
Le cavità risonanti con un estremo chiuso, ad esempio, risuonano a mezza
lunghezza d'onda. Se la velocità di propagazione del suono rallenta, come è
il caso dell'elio, che ha una densità molto inferiore a quella dell'aria, la
lunghezza d'onda di una certa frequenza aumenta e mezza lunghezza d'onda,
nella stessa cavità non c'entra più pertanto la cavità risuona per onde più
corte.
In altre parole, pure se le fondamentali prodotte dalle corde vocali
conservano la frequenza precedente, il timbro della voce cambia in quanto si
popola di risonanze a frequenze più acute, e assume timbri più femminili o
bambineschi.
Ciao, Mauro.

 propagano prima nell'elio, e successivamente nell'aria. ecc.
Anche questo mi pare corretto. Credo sia da tener conto che comunque
l'onda passerebbe da aria a elio, e nuovamente ad aria, dove si trova il
recettore,
l'oreccho, annullando variazioni nella velocità di propagazione.
Ciao

precisamente + acuta) rispetto alla condizione normale? Forse perchè >le
corde vocali vibrano in un mezzo meno denso dell'aria?
Al contrario di quanto detto negli altri post, la velocità del suono
nell'elio è maggiore che non nell'aria. Difatti l'elio a TPS si può
modellare come gas perfetto, e per i gas perfetti risulta che, posto gamma=
C_p/C_v, è a_L= sqrt( gamma*p/ro), dove a_L è la velocità del suono
laplaciana <=> la derivata della pressione termodinamica rispetto alla
densità ad entropia costante.
Per cui, se ro diminuisce, la velocità del suono in un gas perfetto aumenta,
a parità di p. D'altronde p è la forza generalizzata di richiamo e ro è
l'inerzia per il sistema fisico allo studio, per cui è chiaro che
all'aumentare di p o al diminuire di ro la velocità dell'onda aumenta, così
come per le onde in una corda si ha, nelle solite approssimazioni, che la
velocità cresce al crescere della tensione ma decresce al crescere della
densità lineare.
Quindi la spiegazione del fenomeno è la seguente: le frequenze di risonanza
in un tubo pieno di gas dipendono sia dalla lunghezza del tubo che dalla
velocità del suono nel gas che riempie il tubo. La laringe è anch'essa una
cavità piena d'aria, per cui le lunghezze d'onda per cui si ha risonanza
nella faringe sono le stesse sia che ci sia elio, sia che ci sia aria,
mentre le frequenze di risonanza son date dal rapporto della velocità del
suono per due volte la lunghezza della cavità => crescono nel caso
dell'elio. E difatti la voce ha una tonalità più alta, è più acuta => ha
frequenza maggiore.
Ciao
P.S.: una piccola osservazione per Mauro (scusa se mi permetto): dato che v
/ ni = lambda ( v = velocità dell'onda, ni = frequenza, lambda = lunghezza
d'onda) , se la velocità del suono diminuisse nell'elio, allora la lunghezza
d'onda di una data frequenza diminuirebbe, non aumenterebbe.

d'onda di una data frequenza diminuirebbe, non aumenterebbe.
Permettiti pure, hai perfettamente ragione.
In realtà alle volte improvviso, e non sapendo minimamente se la velocità
nell'elio aumentasse o diminuisse, ho tirato ad indovinare, e ho fatto
confusione sulle conseguenze sulla lunghezza d'onda, senza soffermarmi a
riflettere abbastanza.
Ora che mi ci fai ripensare, in realtà lo avrei dovuto dedurre, non come hai
fatto tu da nozioni di Fisica che non ho, ma da un'esperienza che ricordo
bene, hai mai fatto caso alla sensazione di ovattamento dei suoni che si
avverte quando un palloncino gonfiato ad elio ti passa vicino ad un
orecchio?
Io lo imputo ad un effetto di lente divergente rispetto ai suoni
dell'ambiente, e quindi l'indice di rifrazione dell'elio, per i suoni,
rispetto all'aria dovrebbe essere minore, da cui velocità più alta.
Mi pare però che concordiamo sul fatto che l'effetto sulla voce sia dovuto
alle risonanze e non alla fondamentale.
Ciao, Mauro.

 un effetto simile al doppler la frequenza aumenta
A me non risulta, dato che la velocità di propagazione è inversamente
proporzionale alla radice della massa molare, e la massa molare dell'aria è
ben maggiore di quello dell'elio. Ci sarebbe da considerare, poi, il fatto
che l'elio è un gas monoatomico, mentre possiamo considerare l'aria come un
gas biatomico. Questo (non sto a riportare l'equazione) rende
la velocità di propagazione del suono nell'elio ulteriormente superiore.
Comunque, tornando alla questione originaria, che il suono si propaghi più
velocemente o meno nell'elio  ha poca importanza, dato che ciò non dovrebbe
influire sulla frequenza (o banda di frequenze) dello stesso. Riprendo il
paragone con la luce: quando un raggio monocromatico passa da un mezzo ad un
altro con diverso indice di rifrazione, la velocità di propagazione cambia,
il colore (quindi la frequenza) no! Lo stesso dovrebbe valere per le onde
sonore, per cui il motivo dev'essere un altro. ;-) Hai altri suggerimenti?
Ciao!
Stefano

 risuona per onde più corte.
Qui non mi trovo più. Se la velocità di propagazione rallentasse nell'elio,
le lunghezze d'onda diminuirebbero
(velocità_di_prop.=frequenza*lungh.d'onda), quindi le onde risonanti
sarebbero quelle di l.d'o. maggiore, e noi dovremmo sentire la voce più
grave. Invece io direi che la velocità di propagazione aumenta nell'elio,
dato che questa è inversamente proporzionale alla radice della massa molare
del mezzo in cui l'onda si propaga. Quindi aumenta anche la l.d'o. per una
data frequenza e ricadiamo nella situazione che hai descritto tu. Posso
benissimo sbagliarmi, se così fosse ti invito a farmi notare dove.
Ciao!
Stefano

 Ciao, Mauro.
Ciao

Stefano ha scritto nel messaggio ...
-Qui non mi trovo più. Se la velocità di propagazione rallentasse nell'elio,
-le lunghezze d'onda diminuirebbero
Mi era già stato fatto notare, in realtà è giusto quanto tu dici, e cioè che
la velocità del suono nell'elio aumenta, poi il resto funziona.
Ciao, Mauro.


La velocita' di propagazione del suono nell'elio e'  piu' alta...
mentre le dimensioni dell'oscillatore (le corde vocali) restano costanti.
Quindi l'onda prodotta ha frequenza piu alta.