Introduzione alle onde
Prof. Daniele Ippolito
Liceo Scientifico “Amedeo di Savoia” di Pistoia
Cos'è un'onda?
Un'onda è una perturbazione propagata nello spazio.
Classificazione in base alla perturbazione e al mezzo di
propagazione
1) Onde meccaniche
Seguono le leggi di Newton e si propagano attraverso un
mezzo materiale, di cui sfruttano le proprietà elastiche.
Onde marine
Onde elastiche
Onde sonore
Onde sismiche
2) Onde elettromagnetiche
Si propagano anche nel vuoto, dove viaggiano alla velocità
della luce c.
Onde luminose
Onde radio
3) Onde di materia
Louis De Broglie scoprì nel 1924 che tutte le particelle
fondamentali (elettroni, protoni, neutroni, ecc.) si muovono
come onde.
Classificazione in base alla direzione delle vibrazioni
1) Onde trasversali
Le vibrazioni sono
propagazione.
perpendicolari
alla
direzione
di
Esempi:
onde
elettromagnetiche
onde sismiche
secondarie
onde in una corda
oscillante
2) Onde longitudinali
Le vibrazioni sono parallele alla direzione di propagazione.
Esempi:
onde sonore
onde sismiche
primarie
onde elastiche di
pressione
Classificazione in base alla forma dell'onda
Un fronte d'onda è un insieme di punti di un'onda che, allo
stesso istante, hanno lo stesso spostamento rispetto alla
posizione di equilibrio.
In un mezzo omogeneo e isotropo, la direzione di
propagazione di un'onda è perpendicolare rispetto ai suoi
fronti d'onda.
La forma dei fronti d'onda dipende dalla perturbazione e dalla
geometria del mezzo in cui si propaga.
1) Onde sferiche
È la forma delle onde sonore o di quelle luminose.
A grande distanza dalla sorgente, i fronti d'onda si possono
approssimare come piani.
2) Onde circolari
Sono onde che si possono ottenere, ad esempio, facendo
cadere gocce d'acqua in una vasca.
3) Onde piane
Si possono ottenere, ad esempio, facendo cadere un'asta
rigida in una vasca.
Onde periodiche
Sono onde in cui i punti del mezzo in cui l'onda si propaga si
muovono di moto periodico. In genere, si ha un'onda
periodica quando la perturbazione è periodica.
In particolare, se i punti del mezzo si muovono di moto
armonico attorno alla posizione di equilibrio, abbiamo
un'onda armonica.
Caratteristiche di un'onda periodica
fotografia dell'onda in un istante fissato
La lunghezza d’onda (λ) è la distanza tra due fronti d'onda
consecutivi, ad esempio tra due creste consecutive.
andamento delle vibrazioni di un punto fissato
L’ampiezza (A) dell’onda è lo spostamento massimo dalla
posizione d’equilibrio di un punto del mezzo in cui si propaga
l’onda.
Il periodo (T) è l’intervallo di tempo in cui viene compiuta
un’oscillazione completa.
Il periodo e la frequenza (f) sono legati dalla relazione:
Equazione di un'onda armonica che si propaga nel verso
positivo delle x:
y (x,t) = A sen (kx – ωt)
y (x,0) = A sen(kx)
k è il numero d'onda angolare
ω è la pulsazione
y (0,t) = - A sen (ωt)
