onde elastiche e il suono

onde elastiche

DOMENICO CASTALDO4B SCIENTIFICO

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INDICE

onde elastiche

caratteristiche del suono

descr. mat. delle onde

distinzioni di onde

grandezze dell' onda

intensità di un' onda sonora

il suono

class. delle onde

eco

onde stazionarie

propagazione del suono

esempio di onde

velocità del suono

effetto doppler

distinzione dei casi di onde

LE ONDE ELASTICHE

Le onde che per propagarsi hanno bisogno di un mezzo materiale in cui la perturbazione possa avvenire sono dette onde elastiche. Tali onde si propagano trasportando energia e NON materia.

esempio

Un bambino che salta su un tappeto elastico produce una perturbazione che propagandosi raggiunge tutti i punti del tappeto facendoli osccillare, stessa cosa vale anche per un sasso che cade in acqua.

distinzioni di onde

• ONDE BIDIMENSIONALI... in cui la propagazione avviene lungo un mezzo bidimensionale ad esempio un' onda che si propaga sulla superficie dell' acqua

• ONDE UNIDIMENSIONALI in cui la propagazione avviene lungo un mezzo unidimensionale ad esempio un' onda che si propaga lungo una corda tesa

• ONDE TRIDIMENSIONALI in cui la propagazione avviene lungo un mezzo tridimensionale ad esempio le onde sonore che si propagano in tutte le direzione dello spazio

CLASSIFICAZIONE DELLE ONDE

LA VARIABILITA' DEI FENOMENI ONDOSI RENDE OPPORTUNA FARE UN' ALTRA CLASSIFICAZIONE OLTRE A QUELLE FATTE IN BASE ALLA GEOMETRIA DEL MEZZO MATERIALE

ONDE LONGITUDINALI in cui i punti del mezzo oscillano lungo una direzione parallela alla direzione di propagazione dell' onda ONDE TRASVERSALI in cui i punti del mezzo oscillano lungo una direzione perpendicolare alla direzione di propagazione dell' onda

ESEMPIO DI ONDE LONGITUDINALI

Il suono di uno strumento musicale è un' onda longitudinale che si propaga nell' aria poichè le onde si comprimono e si allargano spostandosi avanti e indietro

ESEMPIO DI ONDE TRASVERSALI

Le onde che si formano sulla superficie del mare o di un lago sono onde trascersali poichè tali onde oscillano verticalmente spostandosi su e giù

distinzione dei casi di onde

A SECONDA DELL' IMPULSO CHE PRODUCE LA PERTURBAZIONE DELLE ONDE SI POSSONO DISTINGUERE DIVERSI CASI

'ONDE IMPULSIVE se la perturbazione è prodotta da un solo, breve impulso TRENI D' ONDA se la perturbazione è prodotta da un impulso di durata finita come nel caso delle onde sismiche ONDE PERIODICHE se l' impulso si ripete a intervalli di tempo costanti

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descrizione matematica delle onde

APPLICANDO IL SECONDO PRINCIPIO DELLA DINAMICA AI PUNTI DEL MEZZO MATERIALE IN CUI L' ONDA SI PROPAGA SI RICAVA UN' EQUAZIONE CHE VIENE DETTA EQUAZIONE DELLE ONDE.. LA SOLUZIONE MATEMATICA DI QUEST' EQUAZIONE PRENDE IL NOME DI FUNZIONE D' ONDA LA FUNZIONE D' ONDA PERMETTE DI DETERMINARE COME VARIA, IN OGNI ISTANTE DI TEMPO, IL PROFILO DI UN' ONDA CHE SI PROPAGA CON UNA VELOCITA' V

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GRANDEZZE DELL' ONDA ARMONICA

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AMPIEZZA DELL' ONDA in cui, come nel moto armonico, rappresenta il massimo spostamento per ciascun punto dalla posizione di equilibrio PERIODO in cui sarebbe il tempo impiegato per compiere un' oscillazione completa LUNGHEZZA D' ONDA in cui sarebbe la distanza dopo la quale un' onda periodica torna a riprodursi identica a se stessa FREQUENZA in cui sarebbe il numero di oscillazioni complete che l' onda riesce a fare in un secondo

IL SUONO

Il suono è un' onda la cui sorgente è un corpo che vibra come ad esempio le corde di un violino o anche le corde vocali. Il suono può propagarsi tramite l' aria

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propagazione del suono

La propagazione del suono, in un fluido come l' aria avviene perchè l' oscillatore primario trasferisce le vibrazioni allo spazio circostante. In questo modo si producono le onde longitudinali dovute a una serie di rarefrazione e compressione all' interno del fluido

velocita' del suono

LA VELOCITA' DI PROPAGAZIONE DEL SUONO VARIA A SECONDA DEL MEZZO MATERIALE IN CUI IL SUONO SI PROPAGA

CARETTERISTICHE DEL SUONO

IL SUONO è UN' ONDA CHE HA TRE CARATTERISTICHE:

ALTEZZA

TIMBRO

DISTINGUE UN SUONO ACUTO DA UN SUONO GRAVE E DIPENDE DALLA FREQUENZA FREQUENZA MAGGIORE:SUONO PIU' ACUTO FREQUENZA MINORE:SUONO PIU' GRAVE

INTENSITA'

DIPENDE DALL' OSCILLAZIONE DELL' ONDA PERIODICA ED è UN CARATTERISTICA IMPORTANTE DI OGNI SORGENTE DEL SUONO

DISTINGUE UN SUONO AD ALTO VOLUME DA UNO BASSO E DIPENDE DALL' AMPIEZZA AMPIEZZA MAGGIORE: SUONO PIU' FORTE AMPIEZZA MINORE: SUONO PIU' DEBOLE

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INTENSITA' DI UN' ONDA SONORA

L'intensità acustica o sonora è una grandezza fisica definita come il rapporto tra la potenza di un'onda sonora e l'area della superficie che da essa viene attraversata

L INTENSITA' I E' L' ENERGIA CHE INCIDE IN 1 SECONDO SU UN' AREA DI 1M CUBO

L' ECO

L'eco è un fenomeno acustico dovuto alla riflessione delle onde sonore da parte di un ostacolo. Si verifica soltanto in determinate condizioni, che dipendono dalla distanza dell'ostacolo dalla sorgente del suono. Se gridiamo una parola di fronte a una montagna le onde sonore si infrangono contro la parete e vengono riflesse all'indietro. Perché il nostro orecchio senta distintamente sia la parola gridata da noi sia quella riflessa, è necessario che il tempo impiegato dal suono riflesso per raggiungerci sia di almeno un decimo di secondo. In questo lasso di tempo il suono percorre circa 34 metri. Quindi, perché si verifichi l'eco, l'ostacolo deve trovarsi almeno a una ventina di metri di distanza da noi. Se la distanza è minore si udirà solo un fastidioso rimbombo. Questo fenomeno di riflessione delle onde sonore viene anche sfruttato in alcuni casi come l' ecografia (che misura i tempi di riflessione degli ultrsdioni inviati sulle diverse parti) e il sonar (per misurare in acqua la distanza degli oggetti).

ONDE STAZIONARIE

Le onde stazionarie sono particolari tipi di oscillazioni di un mezzo in cui l'energia non si propaga da un punto all'altro, come accade per le onde viaggianti, ma resta distribuita in modo invariato nel tempo. In particolare esistono luoghi dello spazio in cui non si ha oscillazione (nodi), ed altri in cui si ha sempre la massima oscillazione (ventri). Questi luoghi non cambiano nel tempo. Osservando l'immagine a lato si nota che l'oscillazione in nero è stazionaria. Infatti ogni nodo, indicato da un dischetto nero resta fisso nel tempo, e così ogni ventre, che si colloca a metà strada tra due nodi consecutivi. In rosso e verde, invece sono indicate onde viaggianti, i cui nodi (e ventri) si muovono con velocità costante rispettivamente verso destra e verso sinistra. Osserviamo che l'onda stazionaria può essere ottenuta sommando le due onde viaggianti.

EFFETTO DOPPLER

L’effetto Doppler descrive il cambiamento di frequenza di un’onda, a seconda dello stato di moto relativo tra emettitore e/o ricevente. L’esempio classico per spiegare l’effetto Doppler è un’ambulanza che passa davanti a un osservatore fermo. Il movimento dell’auto fa sì che le onde sonore davanti all’auto siano compresse e dietro l’auto siano dilatate. L’osservatore (ricevente) percepisce poi questo effetto attraverso la diversa tonalità della sirena: prima che l’ambulanza lo raggiunga, il suono è più alto, non appena l’auto si allontana da lui, il suono è più basso.

APPLICAZIONI DELL' EFFETTO DOPPLER

Le applicazioni del sistema Doppler sono vastissime. In medicina, ad esempio, l’ecografia Doppler è utilizzata per monitorare il flusso del sangue nel corpo umano. In astronomia, viene usato per studiare il movimento e la velocità delle stelle e delle galassie. Anche in meteorologia, il radar Doppler è fondamentale per prevedere il tempo, permettendo di osservare il movimento delle precipitazioni. Una delle caratteristiche più interessanti del sistema Doppler è la sua capacità di fornire informazioni non solo sulla velocità di un oggetto, ma anche sulla sua direzione di movimento. Questo lo rende uno strumento prezioso in molti campi della scienza e della tecnologia.

FINE :)

GRAZIE PER L' ATTENZIONE

RICAVO DELLA FUNZIONE DA UN' ONDA ARMONICA

RICAVIAMO ADESSO LA FUNZIONE D' ONDA NEL CASO PARTCIOLARE DI UN' ONDA IN CUI OGNI PUNTO OSCILLA ATTORNO ALLA POSIZIONE DI EQUILIBRIO CON UN MOTO ARMONICO. UN' ONDA DI QUESTO TIPO PRENDE IL NOME DI ONDA ARMONICA

LIMITI DI UDITIBILITA'

LE ONDE MECCANICHE HANNO UNA FREQUENZA COMPRESA TRA I 20Hz E 20000Hz E POSSONO ESSERE RILEVATE DALL' ORECCHIO UMANO SOTTO FORMA DI SUONI

Come già abbiamo detto si dice periodica quell' onda che si ripete idendica a se stessa a intervalli di tempo costanti, il movimento di tale onda in fisica produce un grafico, chiamato sinusoide

ABBIAMO ANCHE LAPULSAZIONE DELL'ONDA in cui è la pulsazione con cui oscilla ciascun punto del materiale investito dall' onda

ω = 2π/T = 2πν.

INOLTRE LA FORMULA DELLA FREQUEZA D' ONDA E'

F=1/T

i do del pianoforte ad ogni ottava raddoppiano di frequenza

ESEMPIO