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LE ONDE MECCANICHE
Sono perturbazioni che si propagano in un mezzo…
LE ONDE MECCANICHE
Sono perturbazioni che si propagano in un mezzo elastico trasportando energia ma non materia.
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Può accadere che due onde generate da sorgenti dicerse si incontrino e si sovrappongano, questo fenomeno è detto PRINCIPIO DI CONTRAPPOSIZIONE. Contrapponendosi le onde possono sommarsi algebricamente e generare una o più onde sulle stesso mezzo di propagazione, questo fenomeno è detto INTERFERENZA.
LE ONDE SONORE
LE CARATTERISTICHE DEL SUONO
ALTEZZA: i suoni possono essere acuti e quindi avere una frequenza maggiore. oppure più gravi e avere una frequenza minore. Il nostro orecchio può percepire suoni con frequenze comprese tra 20 Hz e 20 000 Hz, sono chiamati ULTRASUONI i suoni di frequenza maggiore a 20 000 Hz e INFRASUONI, quelli con frequenza minore a 20 Hz.
L'INTENSITÀ, Si identifica con il volume e dipende dall'ampiezza dell'onda.
Il TIMBRO dipende dalla forma dell'onda.
GENERAZIONE DEL SUONO
Il suono è sempre causato dall'oscillazione meccanica di un corpo, e tutti i corpi in grado di emettere suoni sono detti SORGENTI SONORE. Le vibrazioni della sorgente danno origine a onde sonore che si propaganoin un mezzo che può essere l'aria o qualsiasi corpi solido o liquido.
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Tutti i corpi elastici possono essere sottoposti a onde meccaniche, le quali possono presentarsi di vari tipi:
ONDE TRASVERSALI
Quando la direzione dell'oscillazione delle particelle del mezzo è perpendicolare alla direzione di propagazione dell'onda. (esempi di onde trasversali sono le onde del mare o una corda oscillante).
ONDE LONGITUDINALI
Quando la direzione dell'oscillazione e quella di propagazione dell'onda sono parallele, Ne è un chiaro esempio una lunga molla che viene colpita all'estremità: l'energia trasferita dall'esterno percorre la molla fino all'altra estremità comprimendola e dilatandola localmente.
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Il profilo dell'onda periodica nello spazio è una SINUSOIDE.
L'AMPIEZZA dell'onda è data dallo spostamento massimo di un punto relativamente alla posizione di quiete e si misura in metri (m)
La durata di un'oscillazione completa di un qualunque punto della corda è detta PERIODO, è indicata con T e si misura in secondi (s). Il suo inverso, 1/T è detto FREQUENZA, rappresenta il numero di oscillazioni complete in un secondo e si misura in Hertz (Hz)
La distanza tra i punti più alti dell'oscillazione (detti CRESTE) o i punti più bassi (detti VENTRI), è detta LUNGHEZZA 'ONDA, si indica con λ e si misura in metri.
la VELOCITÀ DELL'ONDA é data dal rapporto tra lunghezza d'onda (spazio percorso) e il periodo (tempo impiegato) e si misura in metri al secondo (m/s), quindi v=λ/T.
Poiché la frequenza costituisce l'inverso del periodo si può scrivere una relazione findamentale che vale per tutti i tipi di onde: v= λf
Esistono due tipi di interferenza
Di tipo COSTRUTTIVO, quando l'onda generata ha un'ampiezza maggiore di quella delle singole onde.
Di tipo DISTRUTTIVO, quando invece l'ampiezza dell'onda generata è minore di quella delle singole onde.
Può accadere in oltre che le due onde, sovrapponendosi, sommino perfettamente le loro ampiezze, formando quindi un'onda di ampiezza doppia e di frequenza uguale.
Quando invece due onde della stessa ampiezza si incontrano e la cresta di una si sovrappone al ventre dell'altra, si genera un NODO, un'onda di ampiezza nulla
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L'INTENSITÀ SONORA corrisponde al rapport tra la potenza P che attraversa una superficie perpendicolare alla direzione di propagazione e l'area S della superficie stessa: I= P/S. Essa si misura in watt al metro quadro (W/m2).
SENSAZIONE SONORA, la più debole che il nostro orecchio può percepire e quella più forte sono rispettivamente
I (min) = 10 (elevato a -12) W/m2
I (max) = 1 W/m2
Ci sono quindi 12 ordini di grandezza. La sensibilità sonora tuttavia non è costante ma cresce molto più lentamente rispetto all'intensità sonora. Si misura in Decibel (dB)
Il SUONO è quindi UN' ONDA LONGITUDINALE generata dalle vibrazioni di un corpo che determinano successive compressioni e decompressioni dell'aria
LA PROPAGAZIONE DEL SUONO
Anche questo tipo di onde, in quanto tali, hanno bisogno di un mezzo per propagarsi. Non si propagano nel vuoto.
Ne è un chiaro esempio un campanello posto sotto ad una campana di vetro: sottraendo aria alla campana viene meno il mezzo di propagazione e il suono non può diffondersi
VELOCITÀ DEL SUONO
Il suono ad una velocità costante che dioende dal mezzo materiale e dalle condizioni fisiche di tale mezzo (pressione e temperatura)
RIFELSSIONE:
Se lanciamo una grido contro una parete, noteremo che le parole pronunciate si ripeteranno nitidamente. È il fenomeno dell'ECO: poichè la velocità del suono nell'aria é la stessa sia per l'onda emessa che per quella riflessa esiste una relazione tra la distanza (d) dalla parete, la velocità (v) del suono e il tenpo (t) dopo il quale sentiamo l'eco.
t= 2d/v
DIFFRAZIONE:
Avviene nel momento in cui il suono propagandosi, trova degli ostacoli troppo piccoli per riflettervisi, di conseguenza si "spezza".
OSSERVATORE FERMO, SORGENTE IN MOTO:
La lunghezza d'onda diminuisce se la sorgente si avvicina, e aumenta se la sorgente di allontana. Mentre la frenquenza farà il contrario.
Indicando con f' la frequenza percepita e con f la frequenza emessa dalla sorgente:
Avvicinamento f'=f v/v-vs
Allontanamento f'= v/v+vs
OSSERVATORE IN MOTO, SORGENTE FERMA
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