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Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Lezioni sulle onde.

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Presentazione sul tema: "Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Lezioni sulle onde."— Transcript della presentazione:

1 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Lezioni sulle onde

2 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Deve essere trasportata da chi invia a chi riceve Esempi : 1- Ad un amico si parla 2- Ad un amico, se e lontano si telefona 3- Oppure si scrive una lettera 4- Le torri di controllo comunicano via radio con i piloti con i piloti 5- La luce verde del semaforo indica via libera 6- Il clacson avverte un pedone distratto A) - Trasporto di energia accompagnato da trasporto di materia di materia Trasmissione meccanica B) - Trasporto di energia senza trasporto di materia materia Trasmissione per onde RICEVITORESORGENTE Ogni messaggio contiene una certa quantità di energia. LENERGIA TRASPORTATA DA ONDE Ogni messaggio contiene una certa quantità di energia.

3 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Fenomeno di perturbazione che trasporta energia senza trasportare materia. Acusticiluminositelefoniciradiofonicitelevisivi Viviamo in un mondo pieno di fenomeni ondulatori: Naturali Onde del mare terremotiluce Artificiali Forni a microonde onde elettromagnetiche raggi x raggi ultravioletti Segnali trasmessi per onde

4 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Sorgente: corde vocali, clacson, telefono, computer, antenna, radio … antenna, radio … Mezzo: aria (per il suono), cavo telefonico, conduttore elettrico, le onde radio e la luce conduttore elettrico, le onde radio e la luce si trasmettono anche nel vuoto. si trasmettono anche nel vuoto. Ricevitore: orecchie, ricevitore telefonico, occhi, un altro computer, antenna radio-ricevente un altro computer, antenna radio-ricevente Allorigine cè sempre una serie di impulsi di natura oscillatoria. -Vibrano le corde vocali -vibra la membrana dellaltoparlante -oscillano gli elettroni in una antenna radio o in una lampadina o in una lampadina Oscillazione di un oggetto Onde meccaniche Oscillazione di cariche elettriche Onde elettromagnetiche Trasmissione per onde

5 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Una massa che oscilla genera nel mezzo circostante Onde meccaniche Hanno necessariamente bisogno di un mezzo per propagarsi (aria, acqua, ecc.) Una carica elettrica che oscilla genera Onde elettromagnetiche Si propagano anche nel vuoto RIEPILOGO

6 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Un tipo di onde meccaniche sono le onde sonore Un tipo di onde elettromagnetiche sono le onde luminose Le onde sonore Le onde luminose Ricevitori

7 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS SULLE ONDE in generale Longitudinale Trasversale Su una corda elastica Sulla superficie dellacqua Di compressione su una molla Di compressione di un gas in un tubo Onde sonore TRASVERSALI E LONGITUDINALI

8 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS

9 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS

10 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Unonda periodica può essere considerata come generata da una successione regolare e continua di singoli impulsi. ONDA PERIODICA

11 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS (sasso gettato in uno stagno) Onde di superficie

12 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Onde di superficie (sasso gettato in uno stagno) Fotografia dellonda

13 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Derivano in parte dalla sorgente che le ha emesse, in parte dal mezzo in cui si propagano Frequenza ( f ) Numero di oscillazioni al secondo (hz) Periodo ( T ) Durata di una oscillazione (sec) T = 1 / f Ampiezza Max distanza dalla posizione di equilibrio È legata allenergia Onde persistenti Onde smorzate Lunghezza donda ( ) Spazio percorso in un periodo (m) Più usati cm Ä=10 -8 cm Velocità di propagazione (m/sec) Varia col mezzo v = / T = · f nel vuoto c= · f velocità della luce. CARATTERISTICHE:

14 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Lunghezza donda Ampiezza Rappresentazione nello spazio Fotografia dellonda

15 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITISPeriodo Rappresentazione nel tempo

16 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Perturbazione a carattere ondulatorio prodotta dalle oscillazioni di un mezzo elastico. Si propagano tramite gli impulsi oscillatori da una molecola allaltra del mezzo che attraversano. La mai perfetta elasticità di qualunque mezzo fa si che londa si smorzi Onde elastiche

17 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Onde meccaniche Generati in un solido (molla, corda, terreno) trasversalilongitudinali Onde dellacqua Provocate dal vento o da un sasso trasversali Onde sonore Percepite dallorecchio Velocità dellonda dipende da Densità del mezzo Elasticità del mezzo + densità + velocità longitudinali RIEPILOGO 2

18 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS si propagano Nel vuoto Con velocità c =3x10 8 m/s Nei mezzi Con velocità che dipende dalla densità del mezzo Al contrario delle onde elastiche Dalla frequenza dipendono le caratteristiche fisiche delle onde In particolare lenergia trasportata Vedi: spettro delle onde elettromagnetiche Maggiore potere penetrante +frequenza +energia +densità -velocità Le onde elettromagnetiche

19 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE: Due o più onde che si incontrano nel loro moto di propagazione si sovrappongono sommando algebricamente le loro ampiezze.

20 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Sovrapposizione di due impulsi

21 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Sovrapposizione di due impulsi

22 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Sovrapposizione di due onde Unonda complessa può essere vista come risultante dalla sovrapposizione di più onde che si propagano nello stesso senso.

23 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Fourier Due vibrazioni armoniche con frequenza una il doppio dellaltra, si sovrappongono dando luogo ad una vibrazione periodica non armonica (curva tratteggiata). Ogni perturbazione periodica può essere analizzata armonicamente (teorema di Fourier).

24 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS FENOMENI CONNESSI Riflessione Rifrazione Diffrazione Diffusione Interferenza

25 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Riflessione II fenomeno della riflessione si verifica quando un'onda incontra un ostacolo che non può attraversare. In tal caso, essa viene rinviata all'indietro. Possiamo facilmente osservare il fenomeno inviando un fascetto di luce su uno specchio. Il raggio (la direzione) dell'onda incidente, il raggio dell'onda riflessa e la normale alla superficie di riflessione nel punto di incidenza giacciono sullo stesso piano. L'angolo di riflessione r è uguale all'angolo di incidenza i.

26 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Rifrazione Un raggio luminoso incide sulla superficie piana di un blocco di vetro. Si potrà osservare che una piccola parte dell'onda incidente viene riflessa, mentre la restante, dopo avere attraversato la superficie di separazione, cambia direzione.

27 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Rifrazione La rifrazione si ottiene quando un'onda passa da un mezzo a un altro avente diversa densità e tale, quindi, da determinare una diversa velocità dell'onda. Nel passaggio, l'onda cambia direzione. Si può studiare il fenomeno utilizzando un fascetto di luce (onda ottica) che passi, ad esempio, dall'aria allacqua.

28 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Diffusione

29 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Riflessione totale Consideriamo, adesso, cosa avverrebbe se avessimo un proiettore in acqua che invia un fascetto di luce verso l'esterno (aria). In tal caso, siccome si passa da un mezzo più denso a uno meno denso, il fascetto di luce, quando attraversa la superficie di separazione dei due mezzi, subisce una deviazione allontanandosi dalla normale

30 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Riflessione totale Se ruotassimo il proiettore in modo che l'angolo di incidenza i aumentasse, l'angolo di rifrazione r aumenterebbe anch'esso. Al valore dell'angolo di incidenza i al quale corrisponde un valore di r pari a 90°, si da il nome di «angolo limite». Per valori di i superiori all'angolo limite non si ha più rifrazione; il fascetto di luce si riflette. Tale riflessione è detta «riflessione totale».

31 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Riflessione totale Un'applicazione del fenomeno descritto si ha nelle cosiddette «guide di luce» costituite da fili molto sottili di vetro o di plastica (fibre ottiche) opportunamente piegati n modo da consentire, dopo una serie di riflessioni totali, di guidare la luce da un estremo all'altro. Esse trovano largo impiego in medicina e nelle telecomunicazioni. Anche i periscopi dei sommergibili consentono di guardare in superfìcie sfruttando la riflessione totale della luce operata dai due prismi.

32 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Diffrazione dovuta ad un ostacolo Per diffrazione si intende la capacità delle onde di aggirare gli ostacoli. Naturalmente dipende tutto dalle dimensioni del corpo.

33 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Diffrazione dovuta ad un foro Se al posto dellostacolo poniamo una parete con un foro, al di là del foro si propaga una serie di onde circolari che si comportano come se la sorgente fosse posta nel foro stesso. Il fenomeno della diffrazione diventa vistoso quando l'ampiezza del foro è all'incirca uguale alla lunghezza d'onda della perturbazione.

34 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS DIFFRAZIONE

35 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS DIFFRAZIONE

36 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Diffrazione

37 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Interferenza Quando due o più onde di eguale frequenza si sovrappongono, esse danno luogo a particolari figure dette «figure di interferenza». Si considerino ad esempio due sorgenti puntiformi S 1 e S 2 come in figura. Esse, siccome vibrano in perfetta sincronia, daranno luogo a due onde perfettamente uguali che si propagano nel liquido.

38 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Interferenza Queste due onde, sovrapponendosi, daranno luogo a figure di interferenza. In questa figura si possono notare strisce chiare generate dalla sovrapposizione di due gole separate da zone dove si sovrappongono creste e gole. In queste zone, il liquido è immobile.

39 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Interferenza costruttiva e distruttiva La sovrapposizione di una cresta con una gola da luogo a «interferenze distruttive». Il risultato è che il tappo resta immobile. Se il tappo, invece, fosse posto in un punto dove giungono contemporaneamente due creste (o due gole) delle due onde, allora il tappo oscillerebbe con un'ampiezza doppia di quella con la quale oscillerebbe se fosse raggiunto da una sola onda. In questo caso si parla di «interferenza costruttiva». E facile comprendere che «l'interferenza distruttiva» si ha quando due onde giungono in un punto in opposizione di fase, e «l'interferenza costruttiva» si ha quando le due onde giungono in concordanza di fase. È evidente che la differenza di fase con cui le due onde arrivano nel punto considerato, dipende dalla distanza di esso dalle due sorgenti.

40 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Interferenza costruttiva e distruttiva

41 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Superfici nodali e ventrali

42 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS SPETTRO oem

43 Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Links utili sulle onde Società Geologica Italiana - Sezione Giovani - Tsunami – fisica Onde, maree, correnti Onde, maree e correnti costiere Nautica On Line - Le onde marine Sullesposizione alle onde radio Misure di frequenza con l'oscilloscopio LE ONDE MARINE I movimenti del mare Elettrosmog La fisica dei suoni Scoperte della fisica Indice libro primo Test VF sulle onde in generale VERIFICA SULLE ONDE


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