Onde meccaniche

Al passaggio di un'onda meccanica la materia subisce una deformazione elastica: le particelle che costituiscono il mezzo materiale si spostano rispetto alla loro posizione di riposo e vi ritornano quando l'ampiezza dell'onda diventa nulla.

Durante la propagazione di un'onda, lo spostamento, la velocità e l'energia meccanica (cinetica e potenziale elastica) di un elemento di massa o volume vengono trasmessi a quello adiacente. In questo modo le onde trasportano energia meccanica attraverso la materia.

Nelle onde longitudinali le particelle investite dall'onda subiscono spostamenti paralleli alla direzione di propagazione dell'onda. 

 

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Esempio di onda longitudinale uni-dimensionale: un pistone comprime un gas in un cilindro. L'onda di compressione si propaga lungo l'asse del cilindro.

Esempio di onda longitudinale uni-dimensionale sinusoidale. Un pistone comprime periodicamente il gas in un cilindro.

E' importante notare che durante la propagazione dell'onda nel cilindro le singole particelle di gas compiono soltanto piccoli spostamenti attorno alla loro posizione iniziale.

 

Nelle onde trasversali le particelle investite dall'onda subiscono spostamenti ortogonali alla direzione di propagazione dell'onda.

 

es:

Esempio di impulso trasversale che si propaga lungo una corda tesa

Esempio di onda trasversale uni-dimensionale sinusoidale in una corda tesa. Mentre osserviamo l'onda propagarsi verso destra ogni elemento di corda, come quello evidenziato in nero, compie oscillazioni trasversali attorno alla posizione di riposo della corda, che coincide con l'asse disegnato.

Esempio di onda trasversale uni-dimensionale in un mezzo materiale

 

Altro esempio di onda trasversale. Le 'ole' allo stadio sono onde di entusiasmo che si propagano attraverso gli spettatori. E' importante notare che mentre le 'ole' percorrono tutto l'anello dello stadio gli spettatori rimangono al loro posto.

 

Esistono anche onde nelle quali le particelle del mezzo subiscono spostamenti sia longitudinali che trasversali (come ad es. le onde marine).

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Quando si propaga un'onda marina le particelle d'acqua compiono un moto circolare o ellittico attorno alla loro posizione iniziale. Anche se le onde marine percorrono migliaia di chilometri le particelle d'acqua in media non si spostano, come si può osservare seguendo il moto dei puntini blu, che avviene lungo una traiettoria circolare.

 

Le onde possono propagarsi lungo una sola direzione (es. onda su una corda tesa), nel piano (es. onde provocate da un sasso lasciato cadere in uno stagno) o in tutto lo spazio (es. onde sonore generate da sorgenti puntiformi).