Presentazione Unicorno Startup

• Onda meccanica
• longitudinale
• originato da un corpo che vibra ad una determinata frequenza (es. corde vocali)
• piccole oscillazioni ad alta frequenza, trasmesse all'aria, catturate da orecchio o microfono
• zone di compressione e rarefazione

IL SUONO

Luce, suono e ottica

ONDE

• Trasporto di energia ma non di materia

• meccaniche vs elettromagnetiche
• lineari, di superficie, sferiche
• trasversali vs longitudinali

onde

Caratteristiche generali

Caratteristiche dell'onda

AMPIEZZA

LUNGHEZZA D'ONDA

PERIODO

FREQUENZA

VELOCITA'

Onde periodiche sinusoidali

• onde che si ripetono uguali a se stesse in maniera regolare
• rappresentate matematicamente da una funzione seno o coseno
• creste e ventri

• Trasporto di energia ma non di materia

• meccaniche vs elettromagnetiche
• lineari, di superficie, sferiche
• trasversali vs longitudinali

onde

Caratteristiche generali

Eco e Narciso

Applicazioni

Caratteristiche

Caratteristiche del suono

Volume

Legato all'AMPIEZZA dell'onda

ALTEZZA

Legata alla FREQUENZA dell'onda

TIMBRO

Legato alla QUALITA' del suono

SFASAMENTO

Legato alla SOVRAPPOSIZIONE di onde sonore

La sorgente si allontana: f diminuisce

L'osservatore si allontana: f diminuisce

L'osservatore si avvicina: f aumenta

La sorgente si avvicina: f aumenta

Scoperto da Christian Doppler nel 1845, è l'apparente cambiamento della frequenza di un'onda in moto rispetto all'udente

EFFETTO DOPPLER

aria, 20° C, pressione 1 atm; aumenta all'aumentare della temperatura

ferro; nei solidi il suono viaggia più veloce (terreno)

acqua, 20° C; aumenta con l'aumentare della temepratura

Esercizio pag 453 n 4

Velocità del suono

340 m/s

1500 m/s

6000 m/s

Indice di rifrazione

• Onda lettromagnetica (?)
• fonti primarie e secondarie
• corpi opachi, trasparenti e traslucidi

LA LUCE

E' il rapporto tra l'energia sonora trasportata dall'onda che attraversa, in un certo intervallo di tempo, una superficie (come quella del timpano).

Intensità sonora

soglia di udibilità

soglia del dolore

Riflessione

Riflessione totale

Rifrazione

• n dipende dalla frequenza
• colori diverse --> frequenze diverse -->rifrazioni diverse
• luce visibile: 380 - 750 nm
• percezione del colore
• discromatopsia

DIFFUSIONE

DIFFRAZIONE DELLA LUCE

• fenomeno tipico della propagazione delle onde
• fronte d'onda: insieme dei punti che oscillano alla medesima ampiezza in un certo intervallo di tempo
• esperimento di Huygens: allargamento del fronte d'onde rettilineo (dimensioni paragonabili alla lunghezza d'onda) --> ogni punto divente fonte di onde sferiche
• NB: onde sonore

Luce: onda o particella?

MAXWELL (1864) 1. Seconda unificazione della fisica 2. La luce ha la stessa velocità delle onde elettromagnetiche

EINSTEIN (1921) e COMPTON (1927) 1. effetto fotolettrico ed effetto Compton 2. la luce interagisce con la materia come se fosse materia essa stessa 3. natura duale della luce 4. quanti di energia (fotoni)

• esperimento di Young della doppia fenditura
• fenomeno tipicamente ondulatorio
• somme di funzioni trigonometriche
• interferenza costruttiva vs interferenza distruttiva: frange di luce e ombre

INTERFERENZA

c'entrano tutti con la luce. Ma lo scopriremo il prossimo anno!

IL VIAGGIO CONTINUA...

... campo elettromagnetico meccanica quantistica relatività einsteniana...

Luce: onda o particella?

NEWTON (Ottica, 1704) 1. Natura corpuscolare 2. Particelle emesse dai corpi in tutte le direzioni 3. Spiega bene riflessione e rifrazione

HUYGENS (Traité de la Lumière, 1690) 1. Natura ondulatoria 2. Diffrazione 3. Spiega bene l'interferenza

YOUNG (Esperimento della doppia fenditura, 1801) 1. Dimostra l'interferenza 2. Ipotizza che la luce necessiti di un mezzo per propagarsi: nasce l'etere

• La caratteristica nuvola è data dalla rapida condensa del vapore acqua
• Puoi udire il bang sonico anche facendo "schioccare" una frusta
• Cosa significa viaggiare a Mach1, 2, 3?

Il muro del suono

Significa viaggire ad una velocità superiore a quella del suono nel mezo di propagazione (nel caso degli aerei supersonici, l'aria, attraverso cui il suono viaggi a circa 331 m/s, ovvero 1200 km/h).Le onde sonore prodotte dall'aereo si avvicinano sempre più le une alle altre all'aumentare della velocità fino a che risultano perfettamente sovrapposte: questo genera il cosiddetto "bang" sonico.

• Frequenza superiore a 20 KHz
• Udibili da cani, balene e pipistrelli
• Base per sonar, ecografi, scaccia animali
• Danni alle orecchie, emicranie, alterazione del sonno

Ultrasuoni

• Frequenza inferiore a 20 Hz
• Propagazione su lunghe distanze
• Metodo di comunicazione di molti animali (come balene e delfini)
• Fastidi alle orecchie, mal di testa, sentimenti negativi

VS

Infrasuoni

FREQUENZA

E' l'inverso del periodo: indica quante volte un determinato punto oscilla in un secondo (o quante volte l'onda si ripete uguale a se stessa all'interno del periodo). Si indica con f e si misura in Hz

• Avviene se luce attarversa in sequenza materiali diversi
• 1a legge: raggio incidente, raggio rifratto e normale sono tutti sullo stesso piano
• 2a legge: il rapporto tr i seni dell'angolo di incidenza e di rifrazione è inverso rispetto al rapporto tra gli indici di rifrazione
• minore densità: allontanamento dalla normale

Rifrazione

LUNGHEZZA D'ONDA

E' la distanza tra due punti corrispondenti dell'onda; per semplicità, si può considerare la distanza tra due creste o due ventri. Si indica con lambda e si misura in metri

AMPIEZZA

Allontanamento dalla posizione di equilibrio centrale (spostamento in VERTICALE); si indica con A e si misura in metri

VELOCITA' DI PROPAGAZIONE

Indica la velocità con la perturbazione avanza. E' data dal prodotto tra frequenza e lunghezza d'onda, che risultano quindi essere inversamente proporzionali nel momento in cui la velocità rimane costante.

PERIODO

intervallo di tempo che intercorre tra il passaggio di due creste successive per uno stesso punto; si indica con T e si misura in secondi

Formule

• ambulanze
• treni
• auto di F1
• ....
• aumenta con l'aumentare della velocità

Diffrazione atmosferica

Caratteristiche

• luce: fenomeno rilevante in caso di fenditure sub - millimetriche
• avviene anche in caso di ostacoli
• invasione della zona d'ombra
• sfocatura progressiva degli oggetti illuminati in relazione alle loro dimensioni (impossibilità a vedere l'atomo)

Ecco perchè eco è un nome femminile. Ed ecco perchè i narcisi crescono vicino alle pozze d'acqua, affacciandosi su di esse.

Una delle più belle ninfe di Artemide, Eco, era talmente chiaccierona e petulante che la de ala punì, togliendole la voce e permettendole di ripetere solo l'ultima parola che sentiva. Fuggita per la vergona, Eco si imbatté in Narciso, pastore tanto bello quanto superbo, che non voleva sapere niente di lei. La ninfa lo seguì per mari e monti, consumandosi talmente d'amore che alla fine il so corpo svanì, lasciando di lei solo la voce, che ancora oggi ripete l'ultima parola udita. Per punire la sua indifferenza, gli dei, quando Narciso si fermò a specchiarsi in un lago, lo fecero cadere al suo interno, trasformandolo poi nell'omonimo fiore e condannadolo a specchiarsi per sempre

Il mito

• Riflessione del suono
• Distanza dalla parete: almeno 17 m
• Differenza con il rimbombo

Eco: caratteristiche

• Ecografia: indolore e non dannosa (ultrasuoni; eame di base non invasivo)
• Sonar: orientamento per navi e sottomarini, distanza dal fondale (disturbo dei segnali animali)
• Balene e pipistrelli: orientamento, ricerca del cibo, visione di ostacoli

Applicazioni

• Angolo di incidenza a cui corrisponde un angolo di rifrazione retto
• Assenza del raggio rifratto: la superficie di seprazione diventa uno specchio
• Fibre ottiche
• Prismi
• Periscopi

Riflessione totale

• Eclissi lunare: l'ombra della Terra oscura totalmente o parzialmente la Luna
• Eclissi solare: la luna si frappone tra la Terra e il sole
• Totale: zona d'ombra
• Parziale: zona di penombra

L'eclissi

• Specchi piani: immagini virtuali, congruenti, speculari
• Specchi concavi: immagini reali e virtuali, ingrandite o rimpicciolite
• Specchi convessi: immagini virtuali, rimpicciolite

Gli specchi

• 1a legge di riflessione: raggio incidente, raggio riflesso e normale giacicono tutti nello stesso piano
• 2a legge di riflessione: angolo di incidenza e di riflessione sono uguali

Riflessione della luce