Esplosioni nucleari - Seismoatschool.ethz.ch

LaM Fisica 2010/2011 Aron Erbetta, 4F
2.3.3 Velocità di un'onda su una corda tesa 12
La velocità di un'onda è correlata alla sua lunghezza d'onda e alla sua frequenza dall'equazione
(12), come abbiamo appena visto, ma anche le proprietà del mezzo in cui l'onda si propaga sono
molto importanti. Se un'onda viaggia in un mezzo come ad esempio l'acqua o l'aria, l'acciaio o una
corda, deve far oscillare le particelle di questo mezzo mentre lo attraversa. Per far si che ciò
avvenga, il mezzo materiale deve possedere due proprietà: l'inerzia (che permette d'immagazzinare
energia cinetica 13 ) e l'elasticità (che permette l'immagazzinamento dell'energia potenziale 14 ) che
determinano, inoltre, la velocità con cui viaggia l'onda attraverso di esso; è quindi possibile
stabilire la velocità con cui l'onda si propaga in un mezzo sfruttando queste due proprietà.
Per mostrare il procedimento necessario a calcolare la velocità, utilizzeremo come sempre
l'esempio della corda tesa e ci serviremo della seconda legge di Newton.
Invece di analizzare l'intera onda sinusoidale, prendiamo in considerazione solamente un impulso
simmetrico e scegliamo un sistema di riferimento in cui tale impulso resti stazionario, ossia lo
“rincorriamo” così che ci appaia fermo (la Fig. 7 raffigura la situazione descritta).
Figura 7. Rappresentazione del metodo utilizzato per ricavare la velocità dell'onda.
*Prendiamo in considerazione un piccolo segmento di lunghezza Δl della corda attraverso cui passa
l'impulso, il quale forma “un arco di circonferenza di raggio R e che sottende un angolo di 2θ” 15 .
La tensione τ agisce tangenzialmente su questo segmento da entrambe le parti e le componenti
orizzontali di tali forze si annullano, dato che hanno stessa intensità, stessa direzione ma verso
12. Il seguente capitolo è il risultato della lettura e dell'elaborazione personale delle informazioni contenute nelle seguenti fonti:
- Halliday D., Resnick R. e Walker J.: Fondamenti di fisica – Onde, 2009, Bologna, Zanichelli Editore, pag. 363-364
13. Verrà spiegato nel capitolo 2.4 cosa sia l'energia cinetica.
14. Verrà spiegato nel capitolo 2.4 cosa sia l'energia potenziale.
15. Citazione tratta dal libro di testo:
- Halliday D., Resnick R. e Walker J.: Fondamenti di fisica – Onde, 2009, Bologna, Zanichelli Editore, pag. 364
10