In breve: Le onde trasportano energia senza spostare materia. Studieremo le onde meccaniche e introdurremo l'ottica fisica.
Cosa sono le onde
Un'onda è una perturbazione che si propaga nello spazio. Trasporta energia da un punto a un altro. Non sposta la materia in modo permanente.
Pensa a un sasso lanciato in uno stagno. L'acqua forma cerchi che si allargano. L'acqua però non si sposta verso la riva: oscilla su e giù.
Esistono due tipi principali di onde meccaniche. Nelle onde trasversali la vibrazione è perpendicolare alla direzione di propagazione. Nelle onde longitudinali la vibrazione è parallela alla propagazione.
I parametri di un'onda
Ogni onda è descritta da alcune grandezze fondamentali. Capirle aiuta a confrontare onde diverse fra loro.
La lunghezza d'onda è la distanza fra due creste vicine. Si indica con la lettera greca lambda. Si misura in metri.
Il periodo è il tempo che impiega un punto a compiere un'oscillazione completa. La frequenza è il numero di oscillazioni al secondo. Si misura in hertz.
L'ampiezza indica quanto è "alta" l'onda rispetto alla posizione di riposo. Una corda della chitarra pizzicata con forza produce un suono più intenso.
Fenomeni caratteristici
Le onde mostrano comportamenti tipici quando incontrano ostacoli o altre onde. Questi fenomeni distinguono le onde dalle particelle.
La riflessione avviene quando un'onda rimbalza su una superficie. L'eco in montagna è la riflessione del suono. La rifrazione è il cambio di direzione quando l'onda passa da un mezzo all'altro.
La diffrazione è la capacità dell'onda di aggirare gli ostacoli. L'interferenza nasce dall'incontro fra due onde, che si sommano o si annullano.
Elementi di ottica fisica
L'ottica fisica studia la luce come fenomeno ondulatorio. Anche la luce mostra interferenza e diffrazione, come le onde meccaniche.
Una bolla di sapone mostra colori cangianti. Questo avviene per interferenza della luce sulle pareti sottili. È una prova della natura ondulatoria della luce.
Esempi dalla vita quotidiana
Il suono di un campanello è un'onda longitudinale nell'aria. Le onde del mare sono prevalentemente trasversali in superficie. La luce del sole è un'onda elettromagnetica che attraversa il vuoto.
Quando senti un'ambulanza che si avvicina, il suono cambia tono. Questo è un effetto legato alla frequenza percepita.
Parole difficili
- Perturbazione: variazione locale dello stato di equilibrio di un mezzo.
- Propagazione: trasmissione di un fenomeno da un punto all'altro nel tempo.
- Lunghezza d'onda: distanza fra due punti consecutivi in fase fra loro.
- Frequenza: numero di oscillazioni complete compiute in un secondo.
- Interferenza: sovrapposizione di due onde che si rinforzano o si annullano.
- Diffrazione: capacità di un'onda di aggirare un ostacolo o una fenditura.
Riferimenti
- Norma: Indicazioni nazionali riguardanti gli obiettivi specifici di apprendimento per i licei
- Obiettivo formativo coperto: ob.liceo-classico.fisica.cl2.onde.01