Le onde possono essere descritte come perturbazioni di qualche proprietà fisica fisica; esse si propagano nello spazio, ed in particolare in un mezzo materiale, partendo da una posizione particolare, detta sorgente.
Le onde possono essere distinte in primo luogo tra onde di tipo meccanico, e onde elettromagnetiche. Le onde di natura meccanica, come il suono, o le vibrazioni di corde, sono oscillazioni del mezzo nel quale si propagano; le onde elettromagnetiche, invece, come le onde radio, i raggi x e gamma, sono oscillazioni del campo elettromagnetico.
Una caratteristica delle onde è il fatto che esse non trasportano materia, ma solamente energia; infatti, la presenza dell’onda fa si che le particelle che costituiscono il mezzo di propagazione non traslano con il passaggio dell’onda, ma oscillano attorno ad una posizione di equilibrio.
Inoltre, attraverso il movimento dell’onda, i punti che si trovano sul messo materiale interessato dal suo passaggio, acquisiscono energia cinetica, e in base a movimento possono anche aumentare o diminuire la loro energia potenziale.
Vediamo ora alcune caratteristiche fondamentali con cui un’onda può essere descritta.
Si definisce ampiezza di un’onda la differenza tra il picco più alto raggiunto dall’onda e il valore di equilibrio. L’ampiezza viene indicata con A.
La lunghezza d’onda (λ) è la minima distanza che separa due creste successive, o anche la distanza minima dopo la quale un’onda si ripete.
Le onde che si ripetono identiche a se stesse dopo un certo intervallo di tempo vengono definite periodiche.
Il periodo di un’onda (T), quindi, è l’intervallo di tempo che impiega un punto del mezzo a compiere un’oscillazione completa.
L’inverso del periodo è la frequenza, che indica il numero di oscillazioni che avvengono nell’unità di tempo; la frequenza (ν) si misura in Hz, cioè $s^1$:
$ f = 1/T$
La frequenza di un onda dipende dalle caratteristiche della sorgente che la emette; nel caso di un onda sonora, ad esempio, la frequenza dell’onda dipende dall’intensità con cui vibra la sorgente che emette il suono.
E’ possibile, inoltre, determinare la velocità di propagazione di un’onda; questa è data dal rapporto tra la lunghezza d’onda e il periodo:
$ v = λ/T$
La velocità di propagazione di un onda dipende dal mezzo nel quale essa si propaga.
Le onde, inoltre, possono essere onde piane, come nel caso delle onde unidimensionale, ad esempio quelle generate da una sorda elastica che vibra; oppure possono essere onde sferiche, come quelle sonore, che si propagano in tutte le direzioni di uno spazio tridimensionale.
Onde trasversali e onde longitudinali
Un’altra distinzione tra le tipologie di onde consiste nella divisione tra le onde trasversali e le onde longitudinali; le onde trasversali sono caratterizzate dal fatto che l’oscillazione del mezzo avviene in direzione perpendicolare a quella in cui l’onda si propaga.
Un onda trasversale si ottiene, per esempio, perturbando una corda elastica tesa tra due estremi: infatti, le oscillazioni che si creano sono perpendicolari sono dirette perpendicolarmente alla direzione della corda lungo la quale si propaga l’onda.
Nelle onde longitudinali, invece, l’oscillazione del mezzo e la direzione di propagazione dell’onda sono paralleli tra loro, come accade ad esempio per le onde sonore.
In alcuni casi possono presentarsi onde trasversali e onde longitudinali contemporaneamente, come accade nei fenomeni sismici.
Altre volte, invece, la tipologia di onda dipende dal tipo di mezzo nel quale essa si propaga, oppure nel modo in cui il mezzo viene perturbato.
Ad esempio, nei liquidi e nei gas possono propagarsi solo onde longitudinali, mentre nei solidi il tipo di onda dipende proprio da come il mezzo viene perturbato.
Onde elastiche
Le onde elastiche sono onde che si propagano su una corda elastica, su una sbarra di metallo, o nell’aria; di conseguenza, il propagarsi dell’onda dipende dalle proprietà elastiche del mezzo che esse attraversano.
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