ONDE STAZIONARIE

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RIFLESSIONE,ONDE STAZIONARIE, RIFRAZIONE

LA RIFLESSIONE, LE ONDE STAZIONARIE E LA RIFRAZIONE.

• LA RIFLESSIONE 

Nella figura e` rappresentata la propagazione di un'onda su una corda fissata alla parete.
Quando incontra la parete, l'onda torna indietro. 
Questo fenomeno si chiama riflessione.
Nell'esempio, l'onda riflessa ha la stessa forma di quella incidente sulla parete ma, dove prima c'era una cresta, ora c'e` un ventre e viceversa.
L'onda risulta <<capovolta>> rispetto a quella incidente.










Supponiamo che anche l'estremo sinistro della corda sia fissato a una parete.
L'onda che viaggia verso sinistra si riflette e ritorna verso destra; viene riflessa sulla parete di destra e cosi` via.
In condizioni ideali, cioe` quando l'attrito e` trascurabile, l'onda va avanti e indietro fra le due pareti e il movimento continua indefinitamente.
                                                                                     
                                     

Onda impulsiva che si propaga tra due pareti.

• LE ONDE STAZIONARIE

Quando l'onda e` di tipo sinusoidale (cioe` descritta matematicamente con la funzione seno) e la distanza fra le pareti ha un valore particolare, si ha il fenomeno delle onde stazionarie. L'onda di andata e quella di ritorno si sovrappongono, alcuni punti del mezzo stanno sempre fermi (nodi) e altri punti oscillano con la massima ampiezza (ventri).

Il nome deriva dal fatto che l'onda, pur oscillando nel tempo, rimane ferma nella sua posizione.

Si puo` dimostrare che si formano onde stazionarie quando la distanza  L  fra le pareti su cui avviene la riflessione e` un multiplo intero di una mezza lunghezza d'onda:

                                           

                                            L= (n∙λ)/2

                                                    

                                       

Se la distanza fra le pareti e` multipla di λ/2
si ha un'onda stazionaria.

Le onde stazionarie sono responsabili dei suoni negli strumenti a corda e in quelli a fiato.

• LA RIFRAZIONE

Un altro fenomeno e` la rifrazione.

Si ha una rifrazione quando un'onda incontra la superficie di separazione di due mezzi: una parte dell'onda e` riflessa nel primo mezzo, l'altra si propaga nel secondo con una velocita` diversa.

Consideriamo due tratti di corde di diversa densità saldate l'una di seguito all'altra.Le onde si muovono con velocità diverse nelle due corde prese separatamente, infatti, dette ρ₁ e ρ₂ le rispettive densità, abbiamo:

 

PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE

IL PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE 



Che cosa accade quando due onde perturbano contemporaneamente lo stesso punto di un mezzo?
Nella figura 4, sono rappresentate due onde impulsive che viaggiano in verso opposto lungo una corda.
L'onda impulsiva è prodotta dando una piccola scossa a una corda tesa; l'onda viaggia lungo la corda modificandone la forma.

Nella figura 4a, si incontrano due creste. 
Nella sovrapposizione, l'onda risultante ha un'ampiezza uguale alla somma delle ampiezze delle due onde. 

Nella figura 4b si incontrano una cresta e un ventre; l'onda risultante ha un'ampiezza nulla.

                               4a.

L'onda è la somma delle ampiezze.

                                  
                                   4b.

L'ampiezza risultane è nulla.

In entrambi i casi, dopo la sovrapposizione, le onde si allontanano, riprendendo la loro forma iniziale.
Questa proprieta`, che vale per ogni tipo di onda, si chiama principio di sovrapposizione delle onde: quando due o piu` onde si incontrano in un punto si sovrappongono e le loro ampiezze si sommano algebricamente.

ONDE IN UNA MOLLA

LE ONDE IN UNA MOLLA 

Un mezzo che si deforma quando è sottoposto a uno sforzo, riassumendo poi la configurazione iniziale quando la causa della deformazione cessa, si dice mezzo elastico.

Le onde che si propagano in un mezzo elastico si dicono onde meccaniche.

Sia i corpi solidi sia i fluidi sono più o meno elastici e consentono la propagazione delle onde meccaniche. 

Le onde meccaniche sono onde longitudinali o trasversali.

Le onde longitudinali sono quelle in cui le particelle del mezzo oscillano nella direzione di propagazione dell'onda. Per esempio, se comprimiamo alcune spire di una molla vincolata a un estremo e poi le lasciamo andare, provochiamo un impulso longitudinale che si propaga nella molla [figura 3a]: ogni punto della molla interessato dall'onda oscilla avanti  indietro. 

Il suono è una perturbazione longitudinale prodotta in un mezzo elastico, per esempio l'aria, da un corpo che vibra a una certa frequenza.


                           3a.

Onda longitudinale in una molla: un punto P si muove avanti
e indietro, nella stessa direzione in cui si propaga l'onda. 

Le onde trasversali sono quelle in cui le particelle del mezzo oscillano in direzione perpendicolare alla direzione in cui si propaga l'onda.

Nella figura 3b un impulso applicato alla molla in direzione perpendicolare si propaga in direzione orizzontale.

                     3b.

Onda trasversale: un punto P si muove in alto e in basso, in direzione
perpendicolare a quella in cui si propaga l'onda.