Le onde

La natura e la propagazione delle onde

Le onde sono perturbazioni che si propagano attraverso un mezzo o nel vuoto, trasportando energia da un punto all'altro senza un trasporto di massa. Si manifestano in diversi contesti, come le onde generate in uno stadio di calcio o quelle create da un sasso lanciato in un lago. Le onde possono viaggiare in mezzi come l'aria, l'acqua, il terreno e anche nel vuoto, come nel caso delle onde elettromagnetiche (luce, onde radio). Le onde meccaniche, a differenza delle elettromagnetiche, richiedono un mezzo materiale per la loro propagazione e sono influenzate dalle proprietà elastiche e dall'inerzia del mezzo stesso.

Classificazione delle onde: trasversali e longitudinali

Le onde si distinguono in trasversali e longitudinali a seconda dell'orientamento delle oscillazioni rispetto alla direzione di propagazione. Le onde trasversali presentano oscillazioni perpendicolari alla direzione di propagazione, come quelle su una corda vibrante o le onde elettromagnetiche. Invece, le onde longitudinali hanno oscillazioni parallele alla direzione di propagazione, tipiche delle onde sonore in un fluido. Nei solidi, entrambi i tipi di onde possono propagarsi, mentre nei fluidi (gas e liquidi) predominano le onde longitudinali. Nei liquidi, tuttavia, le onde superficiali possono avere componenti trasversali a causa della tensione superficiale.

Il comportamento delle onde del mare

Le onde marine sono onde di superficie che presentano un movimento orbitale delle particelle d'acqua, risultando in una combinazione di componenti trasversali e longitudinali. Avvicinandosi alla costa, l'interazione con il fondale marino rallenta le particelle negli strati inferiori, causando l'innalzamento e l'eventuale infrangersi dell'onda. In profondità, l'energia delle onde diminuisce fino a scomparire, permettendo a un sottomarino di sperimentare acque calme anche durante una tempesta in superficie.

Le onde armoniche e la loro rappresentazione

Le onde armoniche sono onde periodiche caratterizzate da un moto armonico semplice dei punti del mezzo. Sebbene siano ideali e non comuni in natura, sono fondamentali in fisica perché permettono di decomporre onde complesse in una serie di onde armoniche tramite l'analisi di Fourier. La rappresentazione grafica di un'onda armonica mostra il moto periodico di un punto P, con parametri quali l'elongazione (spostamento dal punto di equilibrio), l'ampiezza (massimo spostamento), il periodo (tempo per un ciclo completo) e la frequenza (numero di cicli al secondo), misurata in hertz (Hz).

Parametri fondamentali delle onde

I parametri fondamentali per descrivere le onde includono l'ampiezza, il periodo e la frequenza. L'ampiezza, misurata in metri (m), indica il massimo spostamento di un punto dalla posizione di equilibrio. Il periodo (T), misurato in secondi (s), è il tempo impiegato per completare un'oscillazione. La frequenza (f), espressa in hertz (Hz), corrisponde al numero di oscillazioni complete in un secondo. Questi parametri sono essenziali per caratterizzare le onde e comprendere il loro impatto in vari contesti fisici.