Fisica - Onde e suono
- 1. ONDE E SUONO
- 2. Le onde Fisicamente, londa 竪 una perturbazione che si propaga da un punto ad un altro, nello spazio e nel tempo, trasportando energia o quantit di moto, senza comportare un associato spostamento di materia. Le onde, in base alle loro caratteristiche, si classificano in vari modi, tra cui, secondo la loro direzione (vettoriale) di propagazione in Onde Trasversali e Onde Longitudinali.
- 3. Onde Trasversali : Lo spostamento delle singole particelle 竪 perpendicolare alla direzione di propagazione dellonda. Es. : Luce visibile (onda elettromagnetica); Corda oscillante; Onde Longitudinali : Lo spostamento delle particelle 竪 parallelo alla direzione di propagazione dellonda. Es. : Onde Sonore.
- 4. Lunghezza donda, frequenza e velocit. Londa 竪 una perturbazione regolare che si ripete periodicamente : i punti del massimo spostamento verso lalto sono le creste, i punti pi湛 bassi sono i ventri. La distanza tra un punto massimo o minimo e il successivo, 竪 detta lunghezza donda e si indica con 了 (lambda). 了 = distanza dopo la quale unonda si ripete. Il tempo necessario affinch辿 unonda si ripeta, 竪 chiamato periodo (T), e la frequenza (come nel moto armonico) 竪 f = 1/T. Dato che spazio/tempo = velocit, 了 (spazio) / T (tempo) = v (velocit). La velocit si pu嘆 anche avere con la formula inversa v = 了f
- 5. Onde su una corda La velocit di propagazione di unonda dipende dalle propriet del mezzo attraverso cui si propaga. In una corda di lunghezza L, la velocit dellonda 竪 determinata dalla sua tensione e dalla sua massa. F = Tensione : forza trasmessa attraverso la corda. Affinch辿 unonda si propaghi su una corda, deve esserci una tensione nella corda. Se la tensione aumenta (mantenendo la corda pi湛 tesa), le onde viaggiano pi湛 velocemente lungo la corda. Maggiore 竪 la massa della corda, minore sar la velocit di propagazione dellonda; ma ci嘆 che importa 竪 la massa per unit di lunghezza (densit lineare, che indichiamo con 亮 -miu-), quindi il rapporto m/L. V aumenta con la tensione F e diminuisce con la densit lineare 亮. V = sqrt F/ 亮
- 6. Riflessione Quando londa raggiunge laltro estremo della corda, pu嘆 essere invertita o no, in base alla modalit con la quale avviene la riflessione.
- 9. Onde sonore Il suono 竪 unonda che si propaga attraverso laria (con T.a. = 20属C) ad una velocit di 343 m/s. N.B.: La velocit di propagazione del suono 竪 determinata dalle propriet del mezzo attraverso il quale si propaga e, applicando la teoria cinetica dei basi, 竪 collegata alla velocit delle molecole. Se laria viene riscaldata, le molecole si muovono pi湛 rapidamente, e quindi la velocit di propagazione del suono aumenta. In un materiale, la velocit di propagazione del suono 竪 determinata dalla rigidit del materiale : pi湛 rigido 竪 il materiale, pi湛 veloce 竪 londa sonora.
- 10. Londa sonora provoca una perturbazione nella densit e nella pressione dellaria. Quando la densit 竪 elevata, anche la pressione 竪 elevata; quando la densit 竪 bassa, anche la pressione 竪 bassa (il grafico 竪 lo stesso).
- 11. La frequenza di unonda sonora La frequenza determina il tono di un suono. Ad esempio, i tasti di un pianoforte producono suoni con frequenze che vanno da 55Hz (il pi湛 grave) fino a 4187 Hz (il pi湛 acuto). Lintervallo di frequenze udibili dallessere umano 竪 tra i 20 Hz e i 20000 Hz : i suoni che hanno frequenze maggiori di 20000 sono detti ultrasuoni, quelli con frequenze minori di 20, infrasuoni.
- 12. Esempi di ultrasuoni Gli ultrasuoni, ad esempio, vengono prodotti dai pipistrelli, grazie ai quali riescono a muoversi nel loro ambiente e ad individuare le prede. Gli ultrasuoni sono pure utilizzati nelle applicazioni mediche, come lecografia o piccole operazioni, come la litotripsia a onda durto, dove il corpo 竪 bombardato da ultrasuoni per leliminazione di un calcolo renale. Gli elefanti, invece, possono comunicare tra loro attraverso degli infrasuoni alla frequenza di 15Hz. Alcune meteore invisibili, possono essere localizzate appunto attraverso ultrasuoni, come accadde in Messico nel 1997 con una meteora che attravers嘆 il cielo.
- 13. Intensit del suono La quantit di energia che passa attraverso una data area in un definito intervallo di tempo 竪 lintensit del suono. I = E / A*t P (potenza) = E (energia) / t (tempo) I = P / A (area) Questo concetto 竪 valido per tutte le onde.
- 14. Quando ci si allontana dalla sorgente sonora, lintensit del suono diminuisce, perch辿 lenergia emessa dalla sorgente si distribuisce su unarea maggiore. Area di una sfera di raggio r : A = 4 r2 Intensit in funzione della distanza da una sorgente puntiforme : I = P / 4 r2
- 15. La percezione umana del suono Intervallo di frequenze udibili : 20 Hz 20000 Hz Se il volume di un suono aumenta, aumenta la sua intensit, quindi il volume 竪 misurato attraverso il livello dintensit dellonda. 硫(livello di intensit) = (10 dB) log (I/Io) dB = decibel. Minimo valore dellintensit di un suono : 10-12 W/m2 Dato che il bel 竪 ununit piuttosto grande, si utilizza solitamente il decibel (dB) che 竪 uguale a 1/10 b. Il pi湛 piccolo aumento di intensit percepibile dallorecchio umano 竪 di circa 1 dB.