Il Moto Ondoso: Caratteristiche, Velocità e Tipologie di Onde

Il Moto Ondoso e la Trasmissione di Energia

La maggior parte delle informazioni ci giunge in qualche modo attraverso le ondate. È attraverso il movimento oscillatorio che il suono giunge alle nostre orecchie, la luce ai nostri occhi e i segnali elettromagnetici alla radio e alla TV.

Attraverso il movimento delle onde è possibile trasferire energia da una fonte a un ricevitore, senza trasferire materia tra i due punti. Se si solleva e si abbassa un capo di una corda, una perturbazione del ritmo viaggia lungo di essa. Ogni particella della corda si muove su e giù, mentre allo stesso tempo la perturbazione percorre la lunghezza della corda.

La Propagazione della Perturbazione

Il mezzo ritorna al suo stato iniziale dopo il passaggio della perturbazione. Ciò che si propaga è il disturbo, non il mezzo stesso. Se si lascia cadere un sasso in uno stagno, le onde viaggiano verso l'esterno, formando cerchi sempre più grandi i cui centri sono all'origine del disturbo.

Sembra che l'acqua venga trasportata dalle onde perché, quando raggiungono la spiaggia, gli spruzzi d'acqua bagnano un terreno che prima era asciutto. Tuttavia, se le onde incontrano barriere invalicabili, l'acqua ritorna nel bacino e la situazione torna come all'inizio: la superficie sarà stata disturbata, ma l'acqua non si sarà spostata altrove.

Ciò che viene trasportato da un luogo all'altro è una perturbazione in un mezzo, non il mezzo stesso. Se osserviamo un campo di erba in una giornata ventosa, vedremo le onde viaggiare attraverso l'erba. I singoli steli non lasciano la loro posizione, ma si limitano a ondeggiare. Quando il moto ondoso cessa, l'erba ritorna nella sua posizione originale.

Velocità di un'Onda

La velocità del moto ondoso periodico è relativa alla frequenza e alla lunghezza d'onda. Se osserviamo un punto fermo sulla superficie dell'acqua, potremmo misurare:

• Il tempo che intercorre tra l'arrivo di una cresta e la successiva (periodo).
• La distanza tra due picchi (lunghezza d'onda).

La velocità è definita come la distanza divisa per il tempo. In questo caso, la distanza è la lunghezza d'onda e il tempo è il periodo.

Onde Trasversali

Il movimento della corda (su e giù) avviene ad angolo retto rispetto alla direzione della velocità dell'onda. Questo movimento perpendicolare, o laterale, è chiamato movimento trasversale.

Se si muove il cavo con un movimento periodico e continuo, si genera una serie di impulsi che formano un'ondata. Poiché il movimento del mezzo è trasversale rispetto alla direzione in cui l'onda si sposta, questo tipo di onde sono chiamate onde trasversali. Le onde sulle corde tese degli strumenti musicali e sulla superficie dei liquidi sono trasversali.

Onde Longitudinali

A volte, le parti del mezzo si muovono avanti e indietro nella stessa direzione in cui l'onda si sposta. Il movimento è lungo la direzione delle onde e non perpendicolare ad essa. Questo produce un'onda longitudinale.

È possibile visualizzare le onde longitudinali e trasversali con una molla slinky (flessibile e lunga). Un'onda trasversale si forma muovendo l'estremità della molla su e giù o lateralmente. Un'onda longitudinale si forma invece quando si spinge e si tira velocemente l'estremità della molla verso di sé o lontano da sé.

In questo caso, il mezzo vibra in una direzione parallela al trasferimento di energia. Una parte della molla viene compressa e l'onda viaggia attraverso questa compressione. Tra compressioni successive si trova una regione allungata, chiamata rarefazione. Compressioni e rarefazioni viaggiano nella stessa direzione lungo la molla. Le onde sonore sono onde longitudinali.