La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Le onde Definizione e classificazione. Onda: perturbazione che si propaga nello spazio, trasportando energia e quantità di moto, ma senza trasporto di.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Le onde Definizione e classificazione. Onda: perturbazione che si propaga nello spazio, trasportando energia e quantità di moto, ma senza trasporto di."— Transcript della presentazione:

1 Le onde Definizione e classificazione

2 Onda: perturbazione che si propaga nello spazio, trasportando energia e quantità di moto, ma senza trasporto di materia Onde trasversali La vibrazione avviene perpendicolarmente alla direzione di propagazione dellonda Esempi: corda tesa in oscillazione, onda nello stagno, onde elettromagnetiche

3 Onda: perturbazione che si propaga nello spazio, trasportando energia e quantità di moto, ma senza trasporto di materia Onde trasversali La vibrazione avviene perpendicolarmente alla direzione di propagazione dellonda Onde longitudinali Esempi: corda tesa in oscillazione, onda nello stagno, onde elettromagnetiche La vibrazione avviene parallelamente alla direzione di propagazione dellonda Esempi: onde in una molla che viene compressa e allungata, suono

4 Classificazione sulla base dellorigine della perturbazione: Onde meccaniche Necessitano di un mezzo per propagarsi e sono prodotte perturbando un punto del mezzo. Onde elettromagnetiche Esempi: corda tesa in oscillazione, onda nello stagno, suono Sono prodotte da campi elettrici e magnetici variabili nel tempo e non necessitano di un mezzo nel quale propagarsi si propagano anche nel vuoto

5 Le onde meccaniche Grandezze che caratterizzano londa, propagazione dellonda, interferenza, il suono, leffetto Doppler

6 Singolo impulso che si propaga (verso destra) Allistante iniziale (t=0) la forma dellimpulso è descritta da una funzione: Indica la posizione verticale y di ciascun elemento della corda posto in x, al tempo t=0 Se londa si propaga con velocità v e la forma dellimpulso resta uguale, dopo un tempo t si ha che ciascun elemento della corda posto in x assume la stessa posizione verticale y che un elemento posto in x-v·t assumeva al tempo t=0 Impulso in moto In generale la funzione donda per un impulso in moto verso destra: Se invece limpulso si propaga verso sinistra:

7 Onda periodica (sinusoidale) Ogni punto della corda oscilla verticalmente nella direzione y con un moto armonico. Le onde periodiche sono caratterizzate da: periodo (T): tempo necessario a compiere unoscillazione completa lunghezza donda ( ): distanza tra due punti che vibrano in fase. Coincide con lo spazio percorso dallonda in un periodo frequenza (f): inverso del periodo. Rappresenta in numero di oscillazioni in un secondo. Unità di misura nel S.I. hertz (Hz) =1/s velocità (v): velocità con la quale si propaga londa ampiezza (A): massimo spostamento dalla posizione di equilibrio

8 Onda periodica (sinusoidale) Legame tra le grandezze caratterizzanti londa periodica: periodo (T) e frequenza (f) sono caratteristiche dellonda, dipendono cioè solo dalla sorgente. lunghezza donda ( ), velocità (v) ed ampiezza (A) dipendono non solo dalla sorgente ma anche dal mezzo nel quale londa si propaga Funzione donda: frequenza angolare:numero donda:

9 Funzione donda: Più in generale se la condizione iniziale non è ma la funzione donda si esprime come: La costante prende il nome di costante di fase Fronte donda: il luogo dei punti che sono raggiunti dallonda nello stesso istante, ovvero che si trovano a vibrare in fase. Il fronte donda è in ogni punto perpendicolare alla direzione di propagazione dellonda. Per esempio, nel caso di un sassolino lasciato cadere in un lago, le onde che si propagano sulla superficie individuano fronti donda circolari concentrici.

10 Interferenza tra onde: Il fenomeno dellinterferenza si ha quando un punto viene investito da due onde che si propagano contemporaneamente nella stessa regione dello spazio. Il principio di sovrapposizione afferma che il punto subisce uno spostamento pari alla somma vettoriale degli spostamenti dovuti alle due singole onde. Sommando si ottiene: Se le onde sono in fase ( =0; 2, 4,…): Interferenza costruttiva Se le onde sono in opposizione di fase ( =, 3, 5, …): Interferenza distruttiva La forma dellonda risultante dipende molto dalla relazione esistente fra le fasi delle onde che si sovrappongono.

11 Interferenza tra onde: Interferenza costruttiva Interferenza distruttiva

12 Interferenza tra onde sonore: interferenza costruttiva: interferenza distruttiva: La differenza di cammino r è legata alla differenza di fase Se le onde sono in fase ( =0; 2, 4,…): interferenza costruttiva Se le onde sono in opposizione di fase ( =, 3, 5, …): interferenza distruttiva

13 Onde stazionarie: Quando interferiscono due onde di pari ampiezza e frequenza, che di propagano in verso opposto si ottiene unonda stazionaria. Unonda stazionaria è caratterizzata dalla presenza di punti fissi, chiamati nodi, dove lampiezza dellonda è sempre nulla, e dalla presenza di ventri, dove lampiezza è massima. Nelle onde stazionarie lenergia non viene trasferita da un punto allaltro ma rimane localizzata: ciascun punto vibra con una energia propria che dipende dalla sua posizione.

14 Onde stazionarie: Quando interferiscono due onde di pari ampiezza e frequenza, che di propagano in verso opposto si ottiene unonda stazionaria. Unonda stazionaria è caratterizzata dalla presenza di punti fissi, chiamati nodi, dove lampiezza dellonda è sempre nulla, e dalla presenza di ventri, dove lampiezza è massima. Nelle onde stazionarie lenergia non viene trasferita da un punto allaltro ma rimane localizzata: ciascun punto vibra con una energia propria che dipende dalla sua posizione.

15 Le onde sonore: Le onde sonore sono onde meccaniche longitudinali che si propagano nei mezzi comprimibili o elastici. Le particelle del mezzo subiscono spostamenti avanti e indietro rispetto alle posizioni di equilibrio creando variazioni di densità e di pressione, quindi zone di compressione seguite da zone di rarefazione. Frequenze rivelabili dallorecchio umano: Hz Infrasuoni: < 20Hz Ultrasuoni: >20000 Hz La velocità di propagazione del suono è diversa a seconda del mezzo in cui il suono si propaga: Aria (20°C): 344 m/s Acqua (20°C): 1482 m/s Acciaio: 5940 m/s

16 Le onde sonore: Un suono è caratterizzato da: altezza: è rappresentata dalla frequenza. Per frequenze elevate un suono è detto acuto, mentre è detto grave per frequenze basse; timbro: è legato alla forma dellonda. Suoni della stessa altezza possono quindi avere timbri diversi,poiché caratterizzati da una diversa forma dellonda; intensità: è lenergia trasportata dallonda per unità di tempo e per unità di superficie. La risposta dellorecchio umano alle diverse intensità è espressa dal livello sonoro o livello di intensità del suono, una grandezza adimensionale la cui unità di misura è il bel (B). Comunemente si usa il sottomultiplo decibel (dB).

17 Le onde sonore: La risposta dellorecchio umano alle diverse intensità è espressa dal livello sonoro o livello di intensità del suono, una grandezza adimensionale la cui unità di misura è il bel (B). Comunemente si usa il sottomultiplo decibel (dB). La minima intensità percepibile dalluomo è detta soglia delludibile I 0 = W/m 2 e corrisponde ad un livello di intensità pari a 0 dB. La massima intensità tollerabile dalluomo è detta soglia di dolore I = 1 W/m 2 e corrisponde ad un livello di intensità di 120 dB. Moltiplicare lintensità di un fattore 10 equivale ad addizionare al livello sonoro 10 dB.

18 Leffetto Doppler: Effetto che si verifica ogniqualvolta si ha un moto relativo tra la sorgente dellonda ed un osservatore: la frequenza percepita dallosservatore è diversa da quella che caratterizza la sorgente. La differenza tra la frequenza percepita e quella della sorgente dipende dalla velocità relativa tra sorgente ed osservatore

19 Leffetto Doppler: Effetto che si verifica ogniqualvolta si ha un moto relativo tra la sorgente dellonda ed un osservatore: la frequenza percepita dallosservatore è diversa da quella che caratterizza la sorgente. La differenza tra la frequenza percepita e quella della sorgente dipende dalla velocità relativa tra sorgente ed osservatore

20 Leffetto Doppler: Effetto che si verifica ogniqualvolta si ha un moto relativo tra la sorgente dellonda ed un osservatore: la frequenza percepita dallosservatore è diversa da quella che caratterizza la sorgente. La differenza tra la frequenza percepita e quella della sorgente dipende dalla velocità relativa tra sorgente ed osservatore

21 Leffetto Doppler: Effetto che si verifica ogniqualvolta si ha un moto relativo tra la sorgente dellonda ed un osservatore: la frequenza percepita dallosservatore è diversa da quella che caratterizza la sorgente. La differenza tra la frequenza percepita e quella della sorgente dipende dalla velocità relativa tra sorgente ed osservatore

22 Leffetto Doppler: Effetto che si verifica ogniqualvolta si ha un moto relativo tra la sorgente dellonda ed un osservatore: la frequenza percepita dallosservatore è diversa da quella che caratterizza la sorgente. La differenza tra la frequenza percepita e quella della sorgente dipende dalla velocità relativa tra sorgente ed osservatore

23 Leffetto Doppler: Effetto che si verifica ogniqualvolta si ha un moto relativo tra la sorgente dellonda ed un osservatore: la frequenza percepita dallosservatore è diversa da quella che caratterizza la sorgente. La differenza tra la frequenza percepita e quella della sorgente dipende dalla velocità relativa tra sorgente ed osservatore Quando la sorgente che emette londa a frequenza f e losservatore che percepisce londa si allontanano luno dallaltra, la frequenza percepita dallosservatore f o è minore di quella che sarebbe percepita per sorgente ed osservatori fissi; viceversa quando sorgente ed osservatore si avvicinano luno allaltra, la frequenza percepita è maggiore. v=velocità di propagazione dellonda v O =velocità dellosservatore v S =velocità della sorgente Esempi: - ecodoppler - red shift

24 Esercizi Unonda di lunghezza donda di 0.6 m percorre su una corda una distanza di 8 m in 0.05 s. Calcolare la sua velocità e la sua frequenza

25 Esercizi Determinare la lunghezza donda della luce gialla sapendo che la sua frequenza è pari a Hz

26 Esercizi Unauto della polizia con una sirena a 1000 Hz si muove a 90 km/h. Calcolare la frequenza del suoni quando (1) la macchina si avvicina allascoltatore fermo e (2) quando si allontana dallascoltatore fermo

27 Esercizi Un fischietto che hai sempre usato per richiamare il tuo cane emette un suono con frequenza pari a 21 kHz. Il cane tuttavia ultimamente ignora il segnale. Per capire se il fischietto è ancora funzionante, visto che lorecchio umano può percepire suoni con frequenze fino a 20 kHz, è necessario laiuto di un amico che usi il fischietto mentre tu ti muovi in motorino. In che direzione è necessario andare (verso lamico o in senso opposto) e con quale velocità minima per capire se il fischietto è effettivamente ancora funzionate? (si consideri la velocità del suono in aria di 344 m/s) Per percepire una frequenza di almeno 20 kHz è necessario allontanarsi dalla sorgente. La velocità minima deve essere tale da:


Scaricare ppt "Le onde Definizione e classificazione. Onda: perturbazione che si propaga nello spazio, trasportando energia e quantità di moto, ma senza trasporto di."

Presentazioni simili


Annunci Google