Un po' di storia sugli ultrasuoni

La storia degli ultrasuoni è una parte della storia dell'acustica. La prima testimonianza risale ancora a Pitagora che nel VI secolo A.C. scoprì le diversità di suono emesse da differenti lunghezze di corde di strumenti musicali. Nel 1638 anche Galileo contribuì con i propri studi alla scienza dell'acustica.
In seguito, un grande apporto fu dato da molti fisici e matematici che durante il 17° e 18° secolo fondarono le prime basi dello sviluppo della scienza acustica e solo durante il 19° secolo ci furono due significativi sviluppi dei metodi di generazione degli ultrasuoni.
Il primo fu scoperto da Joule e denominato Magnetostrizione, ossia quel fenomeno per mezzo del quale è possibile convertire energia magnetica in energia meccanica tramite il cambiamento di lunghezza di una sbarretta di nichel o altro materiale ferromagnetico al variare del campo magnetico nel quale questa sbarretta si trova.
Il secondo fu scoperto dai fratelli Curie nel 1880 e denominato effetto Piezoelettrico, ossia quel fenomeno per mezzo del quale è possibile convertire energia elettrica in energia meccanica tramite la capacità presentata da determinati cristalli (cristalli piezo-elettrici) di subire variazioni dimensionali se sottoposti a una carica elettrica. Pertanto, queste deformazioni dei ristalli presenti in una ceramica piezoelettrica permettono di generare un'oscillazione meccanica a frequenze anche molto elevate.
Queste due importanti scoperte suscitarono notevoli interessi nei ricercatori fin dalla Prima Guerra Mondiale per localizzare i sottomarini, ma i primi veri utilizzi nell'industria si svilupparono soltanto dall'inizio della Seconda Guerra Mondiale. Il rapido sviluppo nell'elettronica e nello sviluppo di materiali piezoceramici hanno reso possibile sviluppare sistemi sempre più sofisticati nel campo domestico, medicale, industriale e militare.
L'utilizzo degli ultrasuoni non è limitato solamente all'essere umano, ma anche al mondo animale.
Alcuni animali usano gli ultrasuoni per localizzare e identificare il cibo o gli ostacoli e per individuare pericoli (per esempio: pipistrelli, delfini, cani, eccetera).

Fig. 1: sottile foglio di alluminio esposto per un minuto alle onde ultrasonore in una macchina di lavaggio a ultrasuoni. L'erosione del metallo è generata dalla cavitazione.

Fig. 2: macchina da ultrasuoni con liquido per la rimozione dei residui di gesso.

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