Concetti Chiave
- Le onde si propagano da una sorgente, seguendo una direzione regolare e trasportando energia senza spostare materia.
- La frequenza di un'onda, espressa in Hertz, indica quante oscillazioni avvengono in un secondo.
- Le onde possono incontrare ostacoli, assorbendo parte della loro energia e riflettendosi, causando fenomeni come l'eco.
- Nel movimento delle onde, l'energia cinetica si trasforma in energia potenziale quando l'onda perde energia.
- Il suono viaggia a 343 m/s; per calcolare il tempo dell'eco, si somma il tempo di andata e ritorno verso l'ostacolo.
Molti aspetti del mondo che ci circonda possono essere descritti tracciando delle onde. Infatti:
- sassolino buttato nel lago
- onde del mare
- molla
- suoni (musica)
- luce
- onde da elettrodomestici
Esempi di onde
Ciò che hanno in comune tutti questi esempi sono il “modo” in cui si muovono: si propagano, cioè partono da un punto iniziale “sorgente” e si spostano in modo regolare seguendo una direzione e apparentemente “spostando” il mezzo in cui si trovano.
Riprendendo gli esempi precedenti:
- onde per sassolino buttato nel lago: mezzo → acqua del lago; sorgente → punto di caduta sassolino
- onde del mare: mezzo → mare; sorgente → punto di inizio del movimento
- molla: mezzo → aria; sorgente→ estremità molla
- suoni (musica): mezzo → aria; sorgente → strumento musicale
- luce: mezzo → aria; sorgente → sole/lampadina
- onde da elettrodomestici: mezzo → aria; sorgente → elettrodomestico
Propagazione delle onde
Nel disegno allegato, si vede com’è fatta un’onda. Ora, le onde sono in pratica le linee di traiettoria seguita da qualcosa che si muove. Come detto prima, apparentemente c’è spostamento del mezzo, ma in realtà nel momento in cui l’onda finisce torna tutto nella stessa posizione. Per poi re-spostarsi e ricominciare tramite ciclo ritmico. Quindi non spostandosi niente , nessuna materia viene trasportata: invece, le onde trasportano energia. Il concetto che le onde trasportano energia è legato alla legge di conservazione dell’energia: se c’è qualcosa che si muove, c’è anche energia cinetica che viene “trasportata” con le molecole stesse del mezzo in movimento.
Frequenza e ostacoli
Come detto prima, essendoci ritmicità del movimento, c’è anche frequenza: quante volte in un secondo si forma e scompare un’onda (intesa come una sola oscillazione che l’onda si “sposti più in là”). Vedi disegno. La frequenza è un valore numerico quindi ha unità di misura in Hertz.
Un’onda compie 6 oscillazioni al secondo, qual è la sua frequenza?
Facilmente, in un solo secondo ci sono 6 oscillazioni, quindi la frequenza è 6 Hz.
Un’onda ha sorgente, mezzo... ma quando termina? O si propaga per sempre? Casi:
-incontra un ostacolo nel suo cammino: tale ostacolo funge da parete che blocca il “movimento”. Ma, sempre perché questa energia a “onda” deve finire da qualche parte, in parte è assorbita dall’ostacolo, in parte l’onda e la sua energia tornano indietro e continuano a propagarsi con cambio di verso: questa è l’eco e il sonar (ecoscandaglio delle navi). L’ostacolo può essere anche ad esempio l’attrito della riva per le onde marine.
-non incontra un vero ostacolo: man mano perde energia cinetica che diventa potenziale
Dopo quanto tempo inizi a sentire l’eco se urli verso una montagna posta a 686 metri di distanza da te? Considera che il suono della nostra voce nell’aria viaggia a 343 m/s.
In un secondo, la voce percorre 343 metri, in due secondi raggiunge la montagna a 686 metri di distanza. Deve tornare alle nostre orecchie con lo stesso percorso a ritroso. Impiega un totale di 4 secondi.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio comune che unisce i vari esempi di onde descritti nel testo?
- Cosa trasportano realmente le onde, se non materia?
- Come si definisce la frequenza di un'onda e quale unità di misura si utilizza?
- Cosa succede a un'onda quando incontra un ostacolo?
Tutti gli esempi di onde, come il sassolino nel lago e le onde del mare, si propagano da un punto sorgente seguendo una direzione regolare, apparentemente spostando il mezzo in cui si trovano.
Le onde trasportano energia, non materia. Questo è legato alla legge di conservazione dell'energia, poiché quando qualcosa si muove, c'è energia cinetica che viene trasportata dalle molecole del mezzo in movimento.
La frequenza di un'onda è il numero di oscillazioni che si formano e scompaiono in un secondo, misurata in Hertz (Hz).
Quando un'onda incontra un ostacolo, parte della sua energia viene assorbita, mentre il resto torna indietro, generando fenomeni come l'eco. Se non incontra ostacoli, l'onda perde energia cinetica che si trasforma in energia potenziale.
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