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LaM Fisica 2010/2011 Aron Erbetta, 4F “trascinato” in giù il quale, a sua volta, trascina verso il basso il secondo elemento e così via. Se alla corda venisse impresso un semplice movimento armonico continuo, si formerebbe un'onda sinusoidale che comincerebbe a viaggiare lungo essa ad una certa velocità v e dunque l'onda avrebbe una forma sinusoidale in ogni istante, la stessa forma di una curva seno o coseno. 2.2 Onde longitudinali 3 Oltre alle onde trasversali, vi sono quelle longitudinali. Queste differiscono da quelle descritte precedentemente in quanto lo spostamento degli elementi non è perpendicolare alla direzione di propagazione dell'onda, bensì parallelo. La situazione verrà resa più chiara prendendo come esempio un tubo pieno d'aria con un'estremità chiusa e l'altra fornita di un pistone (Fig. 2). Figura 2. Rappresentazione degli spostamenti nel tubo d'aria. Il pistone nel tubo viene fatto oscillare da destra verso sinistra. Questo movimento provoca delle compressioni e delle rarefazioni dell'aria contenuta nel tubo, ossia vi è una variazione della pressione locale. Il movimento verso destra del pistone fa si che gli elementi di aria si spostino anche essi verso destra, avvicinandosi l'uno all'altro e aumentando la pressione; il successivo spostamento del pistone verso sinistra porta gli elementi a tornare indietro, verso sinistra, creando così un calo di pressione. Questa serie di movimenti, anche ripetuta più volte, permette alla variazione di pressione dovuta al moto locale dell'aria di propagarsi nel tubo verso destra, sotto forma di impulso. Spingendo e tirando il pistone alternativamente con un moto armonico semplice, un'onda sinusoidale comincerà a propagarsi lungo il tubo, avente le caratteristiche di una curva seno o coseno. 3. 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. 357 3
LaM Fisica 2010/2011 Aron Erbetta, 4F 2.3 Caratteristiche di un onda 4 Un'onda, per essere tale, necessita di altri fattori oltre alla propagazione dell'impulso e allo spostamento delle particelle, caratteristiche che si andranno a spiegare in modo esaustivo nei capitoli seguenti servendoci della funzione trigonometrica seno . 2.3.1 Lunghezza d'onda e periodo 5 Come visto precedentemente, le onde hanno una forma sinusoidale, quindi le si possono pensare come “perturbazioni regolari e periodiche, che si propagano da un punto ad un altro e si ripetono nello spazio e nel tempo” 6 . Questa affermazione permette di constatare che l'onda si ripete, e lo fa dopo una certa quantità di tempo e dopo aver percorso una certa distanza, ripetendo pure la sua forma (Fig. 3). Figura 3. Caratteristiche di un onda rappresentata graficamente. Viaggiando, l'onda si trasmette attraverso gli elementi, passando dall'uno all'altro, i quali oscillano parallelamente all'asse y. Lo spostamento lungo l'asse y dell'elemento nel punto x e al tempo t è descritto dalla funzione generale: y(x ,t )= y m sin(kx –ωt ) (1) valevole per le onde trasversali e della quale spiegheremo ora le varie grandezze utilizzando sempre l'esempio della corda. La grandezza ym dell'onda è chiamata ampiezza, ed è il “modulo dello spostamento massimo dalla posizione di equilibrio che un elemento della corda raggiunge durante 4. 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. 358-360 5. 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. 358-360 6. Citazione tratta dal libro di testo: - James. S Walker: FISICA, Vol. 2, Termologia, Onde, Relatività, 2007, Bologna, Zanichelli Editore, pag. O4 4
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