Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Lezioni sulle onde.

Lezioni sulleONDE

Laboratorio di fisica - ITIS

Lezioni sulle onde

Lezioni sulleONDE


Deve essere trasportataDeve essere trasportatada chi invia a chi riceveda chi invia a chi riceve

Esempi :Esempi :1- Ad un amico si parla1- Ad un amico si parla2- Ad un amico, se e lontano si telefona2- Ad un amico, se e lontano si telefona3- Oppure si scrive una lettera3- Oppure si scrive una lettera4- Le torri di controllo comunicano via radio 4- Le torri di controllo comunicano via radio con i piloticon i piloti5- La luce verde del semaforo indica “via libera” 5- La luce verde del semaforo indica “via libera” 6- Il clacson avverte un pedone distratto6- Il clacson avverte un pedone distratto

A) - Trasporto di energia accompagnato da trasporto A) - Trasporto di energia accompagnato da trasporto di materia di materia

Trasmissione meccanicaTrasmissione meccanica

B) - Trasporto di energia senza trasporto di B) - Trasporto di energia senza trasporto di materiamateria

Trasmissione per ondeTrasmissione per onde

RICEVITORERICEVITORESORGENTESORGENTE

L’ENERGIA TRASPORTATA DA ONDE

Ogni “messaggio” contiene una Ogni “messaggio” contiene una certa quantità di energia.certa quantità di energia.

Lezioni sulleONDE


Fenomeno di perturbazione che trasporta Fenomeno di perturbazione che trasporta energia senza trasportare materia. energia senza trasportare materia.

AcusticiAcusticiluminosiluminositelefonicitelefoniciradiofoniciradiofonicitelevisivitelevisivi

Viviamo in un mondo pieno di fenomeni ondulatori: Viviamo in un mondo pieno di fenomeni ondulatori:

NaturaliNaturaliOnde del mareOnde del mareterremotiterremotiluceluce

ArtificialiArtificiali

Forni a microondeForni a microondeonde elettromagneticheonde elettromagneticheraggi xraggi xraggi ultraviolettiraggi ultravioletti

Segnali trasmessi per ondeSegnali trasmessi per onde

Lezioni sulleONDE


SorgenteSorgente: corde vocali, clacson, telefono, computer,: corde vocali, clacson, telefono, computer, antenna, radio …antenna, radio …

MezzoMezzo: aria (per il suono), cavo telefonico, : aria (per il suono), cavo telefonico, conduttore elettrico, le onde radio e la luce conduttore elettrico, le onde radio e la luce si trasmettono anche nel vuoto.si trasmettono anche nel vuoto.

RicevitoreRicevitore: orecchie, ricevitore telefonico, occhi, : orecchie, ricevitore telefonico, occhi, un altro computer, antenna radio-riceventeun altro computer, antenna radio-ricevente

All’origine c’è sempre unaAll’origine c’è sempre unaserie di impulsi di naturaserie di impulsi di naturaoscillatoria.oscillatoria.

-Vibrano le corde vocali-Vibrano le corde vocali-vibra la membrana dell’altoparlante-vibra la membrana dell’altoparlante-oscillano gli elettroni in una antenna radio-oscillano gli elettroni in una antenna radio o in una lampadinao in una lampadina

Oscillazione di un oggettoOscillazione di un oggetto Onde meccanicheOnde meccaniche

Oscillazione di cariche elettricheOscillazione di cariche elettriche Onde elettromagneticheOnde elettromagnetiche

Trasmissione per onde

Lezioni sulleONDE


UnaUna massa massa che oscilla che oscillagenera nel mezzo genera nel mezzo circostantecircostante

OndeOnde meccanichemeccaniche Hanno necessariamenteHanno necessariamentebisogno di un mezzo perbisogno di un mezzo perpropagarsi (aria, acqua, ecc.)propagarsi (aria, acqua, ecc.)

Una Una caricacarica elettrica elettricache oscilla generache oscilla genera Onde elettromagneticheOnde elettromagnetiche Si propagano ancheSi propagano anche

nel vuotonel vuoto

RIEPILOGO

Lezioni sulleONDE


Un tipo di onde meccaniche sono le onde sonore

Un tipo di onde elettromagnetiche sono le onde luminose

Le onde sonore

Le onde luminose

Ricevitori

Lezioni sulleONDE


SULLE ONDE in generale

Longitudinale

Trasversale

Su una corda elasticaSulla superficie dell’acqua

Di compressione su una mollaDi compressione di un gas in un tuboOnde sonore

TRASVERSALI E LONGITUDINALI

Lezioni sulleONDE


Lezioni sulleONDE


Un’onda periodica può essere considerata come generata da una successione regolare e continua di singoli impulsi.

ONDA PERIODICA

Lezioni sulleONDE


(sasso gettato in uno stagno)(sasso gettato in uno stagno)

Onde di superficie

Lezioni sulleONDE


Onde di superficieOnde di superficie(sasso gettato in uno stagno)(sasso gettato in uno stagno)

Fotografia dell’onda

Lezioni sulleONDE


Derivano in parte dalla sorgente che le ha emesse, in parte dal mezzo in Derivano in parte dalla sorgente che le ha emesse, in parte dal mezzo in cui si propaganocui si propagano

Frequenza (Frequenza ( f f ) ) Numero di oscillazioni al secondo (Numero di oscillazioni al secondo (hzhz))

Periodo ( T )Periodo ( T ) Durata di una oscillazione (Durata di una oscillazione (secsec) T = 1 / ) T = 1 / ff

Ampiezza Ampiezza Max distanza dalla posizione di equilibrio Max distanza dalla posizione di equilibrio

È legata all’energiaÈ legata all’energia

OndeOnde persistenti Ondepersistenti Onde smorzate smorzate

Lunghezza d’onda (Lunghezza d’onda () ) Spazio percorso in Spazio percorso in un periodo (un periodo (mm) )

Più usatiPiù usaticmcmÄÄ=10=10--88cmcm

Velocità di Velocità di propagazione (propagazione (m/secm/sec))

Varia col mezzoVaria col mezzo

v v = = / T = / T = ·· f f nel vuoto c=nel vuoto c=·· f f velocità della lucevelocità della luce..

CARATTERISTICHE:

Lezioni sulleONDE


Lunghezza d’ondaLunghezza d’ondaAmpiezza Ampiezza

Rappresentazione nello spazioFotografia dell’onda

Lezioni sulleONDE


PeriodoPeriodo

Rappresentazione nel tempo

Lezioni sulleONDE


Perturbazione a carattere ondulatorio prodotta dalle oscillazioni di un mezzo elastico.

Si propagano tramite gli impulsi oscillatori da una molecola all’altra del mezzo che attraversano.

La mai perfetta elasticità di qualunque mezzo fa si che l’onda si smorzi

Onde elastiche

Lezioni sulleONDE


Onde meccanicheOnde meccaniche Generati in un solido Generati in un solido (molla, corda, terreno)(molla, corda, terreno)

trasversalitrasversalilongitudinalilongitudinali

Onde dell’acquaOnde dell’acqua Provocate dal vento Provocate dal vento o da un sasso o da un sasso

trasversalitrasversali

Onde sonoreOnde sonore Percepite dall’orecchioPercepite dall’orecchio

Velocità dell’onda dipende da Velocità dell’onda dipende da Densità del mezzoDensità del mezzo

Elasticità del mezzoElasticità del mezzo

+ densità+ densità+ velocità+ velocità

longitudinalilongitudinali

RIEPILOGO 2

Lezioni sulleONDE


si propaganosi propagano

Nel vuotoNel vuoto Con velocità Con velocità

c c =3x10=3x1088m/sm/s

Nei mezziNei mezzi Con velocità cheCon velocità chedipende dalla dipende dalla densitàdensitàdel mezzodel mezzo

Al contrario delle ondeAl contrario delle ondeelasticheelasticheDalla frequenza dipendono leDalla frequenza dipendono le

caratteristiche fisiche delle ondecaratteristiche fisiche delle onde In particolare l’energiaIn particolare l’energiatrasportatatrasportata

Vedi: Vedi: spettro delle onde elettromagnetichespettro delle onde elettromagnetiche

Maggiore potereMaggiore poterepenetrantepenetrante

+frequenza +energia+frequenza +energia

+densità -velocità+densità -velocità

Le onde elettromagnetiche

Lezioni sulleONDE


PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE:

Due o più onde che si incontrano nel loro moto di propagazione si sovrappongono sommando algebricamente le loro ampiezze.

Lezioni sulleONDE


Sovrapposizione di due impulsi

Lezioni sulleONDE


Sovrapposizione di due onde

Un’onda complessa può essere vista come risultante dalla sovrapposizione di più onde che si propagano nello stesso senso.

Lezioni sulleONDE


Fourier

Due vibrazioni armoniche con frequenza una il doppio dell’altra, si sovrappongono dando luogo ad una vibrazione periodica non armonica (curva tratteggiata).Ogni perturbazione periodica può essere analizzata armonicamente (teorema di Fourier).

Lezioni sulleONDE


FENOMENI CONNESSI

• Riflessione

• Rifrazione

• Diffrazione

• Diffusione

• Interferenza

Lezioni sulleONDE


Riflessione

II fenomeno della riflessione si verifica quando un'onda incontra un ostacolo che non può attraversare. In tal caso, essa viene rinviata all'indietro. Possiamo facilmente osservare il fenomeno inviando un fascetto di luce su uno specchio.

Il raggio (la direzione) dell'onda incidente, il raggio dell'onda riflessa e la normale alla superficie di riflessione nel punto di incidenza giacciono sullo stesso piano.

L'angolo di riflessione r è uguale all'angolo di incidenza i.

Lezioni sulleONDE


Rifrazione

Un raggio luminoso incide sulla superficie piana di un blocco di vetro. Si potrà osservare che una piccola parte dell'onda incidente viene riflessa, mentre la restante, dopo avere attraversato la superficie di separazione, cambia direzione.

Lezioni sulleONDE


Rifrazione

La rifrazione si ottiene quando un'onda passa da un mezzo a un altro avente diversa densità e tale, quindi, da determinare una diversa velocità dell'onda. Nel passaggio, l'onda cambia direzione. Si può studiare il fenomeno utilizzando un fascetto di luce (onda ottica) che passi, ad esempio, dall'aria all’acqua.

Lezioni sulleONDE


Diffusione

Lezioni sulleONDE


Riflessione totale

• Consideriamo, adesso, cosa avverrebbe se avessimo un proiettore in acqua che invia un fascetto di luce verso l'esterno (aria). In tal caso, siccome si passa da un mezzo più denso a uno meno denso, il fascetto di luce, quando attraversa la superficie di separazione dei due mezzi, subisce una deviazione allontanandosi dalla normale

Lezioni sulleONDE


Riflessione totale

• Se ruotassimo il proiettore in modo che l'angolo di incidenza i aumentasse, l'angolo di rifrazione r aumenterebbe anch'esso. Al valore dell'angolo di incidenza i al quale corrisponde un valore di r pari a 90°, si da il nome di «angolo limite».Per valori di i superiori all'angolo limite non si ha più rifrazione; il fascetto di luce si riflette. Tale riflessione è detta «riflessione totale».

Lezioni sulleONDE


Riflessione totale

Un'applicazione del fenomeno descritto si ha nelle cosiddette «guide di luce» costituite da fili molto sottili di vetro o di plastica (fibre ottiche) opportunamente piegati n modo da consentire, dopo una serie di riflessioni totali, di guidare la luce da un estremo all'altro. Esse trovano largo impiego in medicina e nelle telecomunicazioni.Anche i periscopi dei sommergibili consentono di guardare in superfìcie sfruttando la riflessione totale della luce operata dai due prismi.

Lezioni sulleONDE


Diffrazione dovuta ad un ostacolo

Per diffrazione si intende la capacità delle onde di aggirare gli ostacoli. Naturalmente dipende tutto dalle dimensioni del corpo.

Lezioni sulleONDE


Diffrazione dovuta ad un foro

Se al posto dell’ostacolo poniamo una parete con un foro, al di là del foro si propaga una serie di onde circolari che si comportano come se la sorgente fosse posta nel foro stesso. Il fenomeno della diffrazione diventa vistoso quando l'ampiezza del foro è all'incirca uguale alla lunghezza d'onda della perturbazione.

Lezioni sulleONDE


DIFFRAZIONE

Lezioni sulleONDE


Diffrazione

Lezioni sulleONDE


Interferenza• Quando due o più onde di

eguale frequenza si sovrappongono, esse danno luogo a particolari figure dette «figure di interferenza». Si considerino ad esempio due sorgenti puntiformi S1 e

S2 come in figura. Esse,

siccome vibrano in perfetta sincronia, daranno luogo a due onde perfettamente uguali che si propagano nel liquido.

Lezioni sulleONDE


Interferenza

Queste due onde, sovrapponendosi, daranno luogo a figure di interferenza. In questa figura si possono notare strisce chiare generate dalla sovrapposizione di due gole separate da zone dove si sovrappongono creste e gole. In queste zone, il liquido è immobile.

Lezioni sulleONDE


Interferenza costruttiva e distruttiva

La sovrapposizione di una cresta con una gola da luogo a «interferenze distruttive». Il risultato è che il tappo resta immobile. Se il tappo, invece, fosse posto in un punto dove giungono contemporaneamente due creste (o due gole) delle due onde, allora il tappo oscillerebbe con un'ampiezza doppia di quella con la quale oscillerebbe se fosse raggiunto da una sola onda. In questo caso si parla di «interferenza costruttiva».E facile comprendere che «l'interferenza distruttiva» si ha quando due onde giungono in un punto in opposizione di fase, e «l'interferenza costruttiva» si ha quando le due onde giungono in concordanza di fase. È evidente che la differenza di fase con cui le due onde arrivano nel punto considerato, dipende dalla distanza di esso dalle due sorgenti.

Lezioni sulleONDE


Interferenza costruttiva e distruttiva

Lezioni sulleONDE


Superfici nodali e ventrali

Lezioni sulleONDE


SPETTRO oem

Lezioni sulleONDE


Links utili

• sulle onde• Società Geologica Italiana - Sezione Giovani - Tsunami – fisica• Onde, maree, correnti• Onde, maree e correnti costiere• Nautica On Line - Le onde marine• Sull’esposizione alle onde radio• Misure di frequenza con l'oscilloscopio• LE ONDE MARINE• I movimenti del mare• Elettrosmog• La fisica dei suoni• Scoperte della fisica• Indice libro primo• http://www.unipv.it/grando/ondeweb/• Test VF sulle onde in generale• VERIFICA SULLE ONDE

Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Lezioni sulle onde.

Documents

Transcript of Lezioni sulle ONDE Laboratorio di fisica - ITIS Lezioni sulle onde.