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CAPITOLO 12Le onde e il suono12.1 La natura delle ondeLe onde sull’acqua hanno due caratteristiche in comune con tutte le altre onde:• un’onda è una perturbazione che si propaga nello spazio;• un’onda trasporta energia da un posto a un altro.Nella figura 12.1 l’onda generata dal motoscafo si muove nel lago e disturba ilpescatore, perché trasferisce alla barca parte della sua energia. L’onda, però, nontrasporta una massa d’acqua ed è quindi molto diversa dalla corrente in un fiume;piuttosto è una perturbazione che si propaga sulla superficie del lago.Figura 12.1L’onda prodotta dal motoscafosi propaga sulla superficie del lagoe disturba il pescatore. Onde trasversaliSupponiamo di appoggiare su un tavolo una lunga molla elicoidale. Se muoviamovelocemente un estremo della molla in direzione perpendicolare a essa, vediamoche si propaga lungo la molla una perturbazione che chiamiamo impulso (figura12.2).AFigura 12.2Muovendo rapidamente la mollain direzione perpendicolare al suo asse,si provoca una deformazione (impulso)che si propaga lungo la molla stessada sinistra verso destra.BCSe muoviamo l’estremo della molla con moto periodico perpendicolare a essa, lungola molla si propaga una perturbazione detta onda periodica. In particolare, sequesto moto è armonico sulla molla si propaga un’onda armonica (figura 12.3).Come mostra la parte C della figura, l’onda è formata da una successione di regionidella molla che oscillano alternativamente verso l’alto e verso il basso e si propaganoverso destra trasferendo la perturbazione a ogni spira della molla. Fissandoun segno colorato in un punto della molla, si nota che il segno compie oscillazioniarmoniche attorno alla sua posizione di equilibrio e che i suoi spostamentisono perpendicolari, o «trasversali», alla direzione in cui si propaga l’onda.ABFigura 12.3Quando si fa oscillare rapidamentee con continuità verso l’alto e versoil basso un estremo della molla,si genera un’onda trasversaleche si propaga da sinistra verso destra.C332
CAPITOLO 12Le onde e il suono ONDA TRASVERSALEUn’onda è trasversale quando la direzione della perturbazione è perpendicolarealla direzione di propagazione dell’onda.Le onde radio, le onde luminose e le microonde sono esempi di onde trasversali.Sono onde trasversali anche quelle che si propagano nelle corde di strumenti musicalicome la chitarra o il violino. Onde longitudinaliConsideriamo nuovamente una molla elicoidale appoggiata su un tavolo. Se muoviamoavanti e indietro con moto armonico un estremo della molla nella direzionedella sua lunghezza (cioè longitudinalmente), come nella figura 12.4, lungo la mollasi propaga un’onda. Come mostra la parte C della figura, l’onda è formata da unasuccessione di regioni della molla alternativamente compresse e diradate che si propaganolungo la molla. In questo caso, un segno colorato fissato sulla molla si muoveavanti e indietro compiendo oscillazioni armoniche nella stessa direzione in cuisi propaga l’onda.ARegione dicompressioneFigura 12.4Quando si fa oscillare rapidamentee con continuità avanti e indietro unestremo della molla, si genera un’ondalongitudinale che si propagada sinistra verso destra.BRegione didiradazioneRegione dicompressioneC ONDA LONGITUDINALEUn’onda è longitudinale quando la direzione della perturbazione è uguale alladirezione di propagazione dell’onda.Le onde sonore, per esempio, sono onde longitudinali.Alcuni tipi di onde non sono né trasversali né longitudinali. Per esempio, inun’onda che si propaga sulla superficie dell’acqua le particelle non si spostano néin direzione perpendicolare a quella in cui viaggia l’onda né nella stessa direzione.Come mostra la figura 12.5, i loro spostamenti hanno infatti sia una componenteperpendicolare sia una componente parallela alla direzione di propagazionedell’onda. In particolare, le particelle d’acqua più vicine alla superficie descrivonotraiettorie quasi circolari.12.2 Onde periodicheLe onde periodiche sono costituite da cicli, cioè da fenomeni che si ripetono ugualia se stessi con un ritmo regolare. Per esempio, un ciclo completo delle onde dellefigure 12.3 e 12.4 è costituito da un’oscillazione armonica di ogni punto dellamolla intorno alla sua posizione di equilibrio.Direzione dipropagazione dell’ondaComponentetrasversaleComponentelongitudinaleUna particella vicina alla superficiedell’acqua descrive una traiettoriacircolare quando è investita da un’ondaFigura 12.5Le onde sull’acqua non sononé trasversali né longitudinali,perché le particelle vicino alla superficiedell’acqua descrivono traiettorie quasicircolari.333
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