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LE ONDE (Il suono è un'onda la cui sorgente è un corpo che vibra, come…
LE ONDE
Il suono è un'onda la cui sorgente è un corpo che vibra, come le corde di una chitarra o le corde vocali.
Il mezzo di propagazione può essere l'aria.
Facciamo vibrare una sottile lamina d'acciaio in modo periodico.La vibrazione crea zone di compressione e di rarefazione dell'aria che si propagano: la grandezza che oscilla è la pressione dell'aria.
Il suono è un'onda longitudinale formata da successive compressioni e rarefazioni del mezzo.Noi udiamo il suono perché l'onda sonora fa vibrare il nostro timpano.
Il suono non si propaga nel vuoto.
Infatti non si riesce a sentire il suono di un campanello sotto vuoto .
La velocità di propagazione del suono varia a seconda del mezzo materiale in cui il suono si propaga.
Nell'acqua il suono è quasi 5 volte più veloce che nell'aria. Il suono è molto lento rispetto alla luce (v=300 000 km/s).
Il suono è un'onda periodica che ha tre caratteristiche: altezza, intensità e timbro.
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Intensità:distingue un suono ad alto volume da uno a basso volume e dipende dall'ampiezza.
-Ampiezza maggiore: suono più forte.
-Ampiezza minore: suono più debole.
Timbro: dipende dalla particolare legge periodica con cui oscilla l'onda sonora. E' caratteristico di ogni sorgente del suono.
L'intensità di un'onda sonora è il rapporto tra l'energia che incide su una superficie trasversale nel tempo Dt e l'area della superficie per Dt.
Il suono emesso dalla sorgente viene riflesso da un ostacolo e viene di nuovo udito come se provenisse da lontano.
L'eco si ode dopo un tempo
Dt=2d/v
-dove v è la velocità del suono;
-se d=20 m, Dt = 0,12 s;
-per Dt minori si ode solo il rimbombo.
Effetto Doppler: la frequenza di un'onda periodica, rilevata da un ricevitore in moto rispetto alla sorgente, è diversa da quella rilevata da un ricevitore fermo rispetto alla sorgente.
Quando sentiamo la sirena di un'ambulanza che prima si avvicina a noi e poi si allontana, percepiamo prima un suono più acuto e poi uno più grave.
Sorgente ferma rispetto al mezzo e ricevitore in moto
f'=Vo+-v/V0 per la frequenza emessa. - ricevitore in allontanamento: si sceglie il segno “–” e f' < f: il suono percepito è più grave ;
-ricevitore in avvicinamento: si sceglie il segno “+” e f' > f: il suono percepito è più acuto.
Sorgente in moto rispetto al mezzo e ricevitore fermo -sorgente in avvicinamento: si sceglie il segno “–” e f' > f: il suono percepito è più acuto;
-sorgente in allontanamento: si sceglie il segno “+” e f' < f: il suono percepito è più grave.
Un'onda è una perturbazione che si propaga trasportando energia senza trasporto di materia.
Ad esempio l'onda in una pozzanghera in cui cade una goccia d'acqua: le molecole d'acqua non si spostano ma oscillano su e giù.
La perturbazione si propaga nel mezzo materiale che in questo caso è la corda.
-Mezzo materiale: la corda. Trasmette il movimento, cioè energia cinetica ai punti della corda.
-Sorgente dell'onda: la mano. E’ l'origine della perturbazione.
-Si propagano mediante onde anche la luce, il suono, i terremoti, i segnali radio.
Onda longitudinale: i punti del mezzo materiale oscillano in direzione parallela a quella di propagazione dell'onda. Onda trasversale: i punti del mezzo materiale oscillano in direzione perpendicolare quella di propagazione dell'onda.
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Si dice periodica un'onda che si ripete identica a se stessa a intervalli di tempo costanti.
-Lunghezza d'onda l: è la minima distanza dopo la quale un'onda periodica torma a riprodursi identica a se stessa.
-Ampiezza: è la differenza tra il valore massimo della grandezza che oscilla e il valore di equilibrio.
-Periodo T: è l'intervallo di tempo che un punto del mezzo materiale impiega per compiere un'oscillazione completa. (Nell'esempio della corda T=2 s.)
-Frequenza f: è il numero di oscillazioni complete che l'onda descrive in un secondo. Si misura in hertz (Hz). (Nell'esempio f = 0,5 Hz.) F=1/T
Le onde elastiche si propagano grazie alle proprietà elastiche del mezzo materiale. Le onde del mare non sono elastiche perché l'acqua è incompressibile. I volumetti di liquido sono soggetti a un moto longitudinale e uno trasversale, la cui somma dà un moto circolare.
-Velocità di propagazione v: poiché in un periodo T l'onda percorre una lunghezza d'onda l, la velocità v è:
-Grandezza che oscilla: dipende dal tipo di onda.
-In una corda la posizione di un suo tratto;
-in una pozzanghera la posizione di un volumetto di acqua;
-in una barra metallica la densità di uno straterello.