▷ Onda (fisica)

Questo articolo spiega cosa sono le onde in fisica e quali sono le loro caratteristiche. Quindi troverai la definizione di onda in fisica, esempi di onde, quali sono gli elementi delle onde e, infine, quali sono i diversi tipi di onde in fisica.

Cos’è un’onda in fisica?

In fisica un’onda è una perturbazione che si propaga nello spazio trasportando energia ma senza trasportare materia. In altre parole, un’onda è un’agitazione che percorre uno spazio che, dopo il passaggio dell’onda, rimane uguale al suo stato iniziale.

Generalmente, le onde studiate in fisica sono onde armoniche e periodiche, ciò significa che il loro grafico si ripete ciclicamente nel tempo e possono essere definite da una funzione seno o coseno.

Alcune onde richiedono il trasporto di un mezzo materiale, mentre altre possono essere trasportate nel vuoto. Di seguito vedremo quali sono i diversi tipi di onde.

Esempi di onde

Ora che conosciamo il significato di un’onda in fisica, diamo un’occhiata ad alcuni esempi di onde quotidiane per comprendere meglio il concetto.

Esempi di onde:

Onde sonore.
Increspature prodotte sulla superficie dell’acqua quando viene lanciata una pietra.
L’onda generata dalla vibrazione di una corda.
Onde che si diffondono su un molo.
Onde elettromagnetiche.

Elementi di un’onda

Gli elementi o parti di un’onda sono:

Allungamento (y) : è la distanza tra la posizione dell’onda e la sua posizione di equilibrio.
Ampiezza (A) : è la distanza tra la massima estensione e la sua posizione di equilibrio.
Cresta : ciascuno dei punti più alti dell’onda.
Valle : ciascuno dei punti più bassi dell’onda.
Ciclo o oscillazione : è il percorso dell’onda da un punto al punto equivalente successivo.
Lunghezza d’onda (λ) : è la distanza che separa due punti consecutivi equivalenti dell’onda.
Periodo (T) : è il tempo necessario per compiere un’oscillazione completa.
Frequenza (f) : è il numero di oscillazioni o vibrazioni che l’onda compie nell’unità di tempo.

$f=\cfrac{1}{T}$

Frequenza angolare (o pulsazione) (ω) : è la velocità con cui l’onda compie oscillazioni.

$\omega=\cfrac{2\cdot \pi}{T}=2\cdot \pi \cdot f$

Numero d’onda (k) : è definito come il numero di cicli effettuati su una lunghezza di 2π metri.

$k=\cfrac{2\cdot \pi}{\lambda}$

Velocità di propagazione (v) : è la velocità con cui si propaga l’onda.

$v=\cfrac{\lambda}{T}=\cfrac{\omega}{k}$

equazione di un’onda

In fisica, l’equazione per un’onda è y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ ₀ ). Questa formula viene utilizzata per calcolare l’allungamento dell’onda in una posizione specifica e in un momento specifico.

$y(x,t)=A\cdot \text{sin}(k\cdot x\pm w\cdot t+\phi_0)$

Oro:

$y$

è l’allungamento dell’onda.
$A$

è l’ampiezza dell’onda.
$x$

è la distanza dal punto studiato all’origine dell’onda.
$k$

è il numero d’onda.
$\omega$

è la frequenza angolare o di pulsazione.
$t$

è il momento del tempo.
$\phi_0$

è la fase iniziale dell’onda.

Il segno davanti alla velocità angolare determina la direzione di viaggio dell’onda. Se il segno è negativo significa che l’onda si propaga verso destra, se invece il segno è positivo significa che l’onda si propaga verso sinistra.

Nota: tieni presente che esistono diversi modi per esprimere l’equazione di un’onda in fisica, quindi può anche essere espressa tramite una funzione coseno. Tuttavia, la formula più utilizzata è la funzione spiegata in questo articolo.

Tipi di onde

In fisica esistono diversi modi per classificare le onde, quindi di seguito vedremo quali sono i diversi tipi di onde in base ai criteri utilizzati per classificarle.

Secondo le dimensioni di propagazione

Onde unidimensionali : l’onda si propaga in una sola direzione.
Onde bidimensionali : l’onda si propaga in due dimensioni, cioè lungo una superficie.
Onde tridimensionali : l’onda si propaga in tre dimensioni, cioè nello spazio.

A seconda della direzione delle oscillazioni

Onde longitudinali : la direzione delle oscillazioni è la stessa della direzione di propagazione delle onde.
Onde trasversali : la direzione delle oscillazioni è perpendicolare alla direzione di propagazione delle onde.

A seconda del mezzo

Onde meccaniche : l’onda ha bisogno di un mezzo materiale per propagarsi.
Onde elettromagnetiche : l’onda può propagarsi nel vuoto.

Secondo la sua frequenza

Onde periodiche : il grafico dell’onda si ripete ciclicamente.
Onde non periodiche : L’onda oscilla liberamente senza seguire uno schema ciclico.

Per una spiegazione più dettagliata e esempi di ciascun tipo di onda, fare clic sul seguente collegamento:

➤ Vedi: Tipi di onde in fisica