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Le onde meccaniche Materiale di lavoro. Le onde hanno una definizione singolare: trasmissione di energia senza trasporto di materia a meno di unoscillazione.

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Presentazione sul tema: "Le onde meccaniche Materiale di lavoro. Le onde hanno una definizione singolare: trasmissione di energia senza trasporto di materia a meno di unoscillazione."— Transcript della presentazione:

1 Le onde meccaniche Materiale di lavoro

2 Le onde hanno una definizione singolare: trasmissione di energia senza trasporto di materia a meno di unoscillazione locale delle particelle investite dallonda. Si parla di onde meccaniche per distinguerle da altre, come le onde elettromagnetiche, che non hanno bisogno di mezzi materiali per propagarsi. Le onde hanno una definizione singolare: trasmissione di energia senza trasporto di materia a meno di unoscillazione locale delle particelle investite dallonda. Si parla di onde meccaniche per distinguerle da altre, come le onde elettromagnetiche, che non hanno bisogno di mezzi materiali per propagarsi. Le onde sono quindi impulsi di energia che si trasmettono attraverso mezzi materiali, senza che le particelle della materia si smuovano più di tanto. Due tipi di onda sono quelle fondamentali, anche se ne vengono definite altre. ONDE LONGITUDINALI ONDE TRASVERSALI Due tipi di onda sono quelle fondamentali, anche se ne vengono definite altre. ONDE LONGITUDINALI ONDE TRASVERSALI Le onde meccaniche

3 Onde longitudinali Consideriamo una sfera in un fluido (parliamo di fluido perché è più visualizzabile ma le perturbazioni possono trasmettersi anche in materiali solidi, vedi terremoti). Immaginiamo per comodità il fluido suddiviso in tanti strati concentrici (colorati in celeste e viola, alternativamente). In fondo, una membrana elastica La sfera ha la capacità di espandersi e di contrarsi (ha un suo motore interno). Consideriamo una sfera in un fluido (parliamo di fluido perché è più visualizzabile ma le perturbazioni possono trasmettersi anche in materiali solidi, vedi terremoti). Immaginiamo per comodità il fluido suddiviso in tanti strati concentrici (colorati in celeste e viola, alternativamente). In fondo, una membrana elastica La sfera ha la capacità di espandersi e di contrarsi (ha un suo motore interno).

4 1° Fase. La sfera si espande e va ad occupare il spazio del primo strato di fluido, spingendo questo ad occupare il secondo e così via e così via. Lo strato a contatto con la membrana elastica, spinto dallo strato adiacente, va a pressarla e quindi a deformarla.

5 Onde longitudinali2 2° Fase. La sfera si contrae e va ad riassumere il suo volume originario. Ciò facendo lascia a disposizione un certo volume che viene occupato dal primo strato di aria, il quale, a sua volta ne lascia uno per il secondo strato di aria e così via. La membrana elastica, non più pressata riprende la sua forma originaria. 2° Fase. La sfera si contrae e va ad riassumere il suo volume originario. Ciò facendo lascia a disposizione un certo volume che viene occupato dal primo strato di aria, il quale, a sua volta ne lascia uno per il secondo strato di aria e così via. La membrana elastica, non più pressata riprende la sua forma originaria. In definitiva, limpulso energetico, partito dalla sfera, si propaga nello spazio (ben oltre i limiti angusti del disegno) e ogni particella del mezzo compie unoscillazione attorno ad un proprio punto di equilibrio.

6 Onde longitudinali3 Questo tipo di onda viene chiamato longitudinale perché la direzione della trasmissione dellimpulso è parallelo alla direzione delle oscillazioni locali delle particelle del mezzo. Il meccanismo fisico che determina le onde longitudinali è la pressione. Ogni strato di fluido comprime il successivo (oppure lascia spazio, creando un depressione) determinando il moto dellimpulso energetico.

7 Onde trasversali Facciamo ancora ricorso al modello della sfera in un fluido). Immaginiamo per comodità il fluido suddiviso in tanti strati concentrici (colorati in celeste e viola, alternativamente). In fondo, questa volta, per rendere più evidente leffetto dellimpulso energetico, una superficie sabbiosa. La sfera ha la capacità di ruotare alternativamente nei due versi, orario e antiorario (ha un suo motore interno). Facciamo ancora ricorso al modello della sfera in un fluido). Immaginiamo per comodità il fluido suddiviso in tanti strati concentrici (colorati in celeste e viola, alternativamente). In fondo, questa volta, per rendere più evidente leffetto dellimpulso energetico, una superficie sabbiosa. La sfera ha la capacità di ruotare alternativamente nei due versi, orario e antiorario (ha un suo motore interno).

8 1° Fase. La sfera ruota attorno al suo centro in senso oraio e compie un quarto di giro. Il primo strato di fluido viene trascinato nella rotazione e a sua volta esso trascina il secondo strato e così via. Lo strato a contatto con la sabbia provoca un moto dei granelli di sabbia. Onde trasversali1

9 Onde trasversali2 2° Fase. La sfera compie adesso un quarto di giro in senso antiorario. Anche questa volta lo strato di fluido adiacente alla sfera viene trascinata nella rotazione e a sua volta trascina lo strato successivo e così via. La sabbia del pannello fisso viene riportata, più o meno, al suo posto. 2° Fase. La sfera compie adesso un quarto di giro in senso antiorario. Anche questa volta lo strato di fluido adiacente alla sfera viene trascinata nella rotazione e a sua volta trascina lo strato successivo e così via. La sabbia del pannello fisso viene riportata, più o meno, al suo posto. Anche questa volta limpulso energetico, partito dalla sfera, si propaga nello spazio (ben oltre i limiti angusti del disegno) e ogni particella del mezzo compie unoscillazione attorno ad un proprio punto di equilibrio.

10 Onde trasversali3 Questo tipo di onda viene chiamato trasversale perché la direzione della trasmissione dellimpulso è perpendicolare alla direzione delle oscillazioni locali delle particelle del mezzo. Il meccanismo fisico che determina le onde trasversali è la viscosità. Ogni strato di fluido trascina il successivo trasmettendo nello spazio limpulso energetico.

11 Onde impulsive La corda tesa riceve un impulso da una mano che la spinge verso lalto e poi torna alla posizione dequilibrio. Limpulso si muove lungo la corda. La corda tesa riceve un impulso da una mano che la spinge verso lalto, poi verso il basso e infine torna alla posizione dequilibrio. Limpulso si muove lungo la corda.

12 Onde periodiche Quando la corda tesa riceve una serie di impulsi e questi sono regolari nel tempo e hanno la stessa intensità. Allora le onde che si formano si chiamano onde periodiche Quando la corda tesa riceve una serie di impulsi e questi sono regolari nel tempo e hanno la stessa intensità. Allora le onde che si formano si chiamano onde periodiche Cresta Punto massimo delloscillazione Cresta Punto massimo delloscillazione Posizione dequilibrio Punto mediano, quando il fluido è in quiete Posizione dequilibrio Punto mediano, quando il fluido è in quiete Ventre Punto minimo delloscillazione Ventre Punto minimo delloscillazione

13 Rappresentazione spaziale In una rappresentazione spaziale il grafico rappresenta il profilo dellonda come se essa fosse fotografata attraverso la parete di vetro verticale di una vasca. Naturalmente in un determinato istante di tempo. In una rappresentazione spaziale il grafico rappresenta il profilo dellonda come se essa fosse fotografata attraverso la parete di vetro verticale di una vasca. Naturalmente in un determinato istante di tempo. E possibile misurare la lunghezza donda, distanza fra qualsiasi coppia di punti omologhi tra due onde successive A E lampiezza, distanza tra la posizione di equilibrio e una cresta o un ventre = 2 m = 3,4 m

14 Rappresentazione spaziale

15 Rappresentazione spaziale1 = 3 m = 2 m A

16 Rappresentazione temporale Si rappresenta loscillazione di una particella, lungo lasse delle y, con lo scorrere del tempo. T E possibile misurare il periodo, intervallo di tempo in cui la particella compie unoscillazione completa. = 3 s O la frequenza, numero di oscillazioni che avvengono in un secondo f = 0,33 s -1 Tra frequenza e periodo esiste una relazione di proporzionalità inversa f = 1/T

17 Rappresentazione temporale T = 2 s f = 0,5 s -1 T = 4 s f = 0,25 s -1

18 Velocità delle onde La velocità delle onde dipende esclusivamente dalle proprietà del mezzo in cui si trasmette. Lunghezza donda; ovvero distanza che la perturbazione percorre mentre una particella compie unoscillazione completa Periodo; ovvero tempo che una particella impiega per compiere unoscillazione completa = v= v v = f. v = f.


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