Comportamento delle onde — Fisica, 14–17 anni
Come le vibrazioni trasportano energia e interagiscono attraverso riflessione, rifrazione e interferenza.
L’idea
Un’onda è una perturbazione ripetuta che trasferisce energia senza trasportare nel complesso la materia con sé. La frequenza indica quante volte si ripete ogni secondo, la lunghezza d’onda è la distanza tra punti corrispondenti e l’ampiezza misura la grandezza della perturbazione. La velocità dell’onda segue v = fλ.
Perché serve
Le increspature dell’acqua, il suono, la luce e i segnali sismici sembrano diversi, ma le stesse idee sulle onde mostrano schemi comuni. Gli scienziati avevano bisogno di descrivere l’energia che viaggia nell’acqua, nell’aria, nei solidi o nel vuoto. Questo modello spiega perché le onde rimbalzano, cambiano direzione, si diffondono e a volte si rafforzano o si annullano.
Esempio svolto
Un’onda sonora ha frequenza di 500 Hz e lunghezza d’onda di 0,68 m. Usa v = fλ: v = 500 × 0,68 = 340 m/s. Se la frequenza aumenta a 1000 Hz mentre il suono resta nella stessa aria, la velocità rimane circa 340 m/s, quindi la lunghezza d’onda diventa 340 ÷ 1000 = 0,34 m.
L’errore comune
Un errore comune è dire che un suono forte viaggi più velocemente di uno debole. Sembra plausibile perché una perturbazione intensa ha un’ampiezza maggiore, e l’ampiezza sembra indicare “più” onda. Nello stesso mezzo, l’ampiezza cambia l’energia trasportata, mentre la frequenza cambia l’altezza del suono; la velocità dipende soprattutto dal mezzo.
Dove si trova
Le cuffie con cancellazione del rumore creano una seconda onda sonora che interferisce distruttivamente con il rumore indesiderato. Occhiali e lenti usano la rifrazione per deviare la luce e formare immagini utili. Radio, reti mobili, ecografie, sonar e monitoraggio dei terremoti misurano o inviano onde usando frequenza, tempo o direzione.
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