Questo articolo spiega cosa sono le onde longitudinali in fisica e quali sono le loro caratteristiche. Quindi troverai la definizione di onda longitudinale, esempi di onde longitudinali e qual è l’equazione di un’onda longitudinale.
Cos’è un’onda longitudinale?
Un’onda longitudinale è un’onda in cui il movimento oscillatorio delle particelle nel mezzo avviene nella stessa direzione di propagazione dell’onda. In altre parole, in un’onda longitudinale, le particelle nel mezzo si muovono longitudinalmente.
Ad esempio, le onde sonore sono onde longitudinali, poiché in questo tipo di onde il movimento del mezzo è parallelo alla propagazione dell’onda.
Le onde meccaniche longitudinali sono anche chiamate onde di compressione o onde di compressibilità perché producono compressione e rarefazione mentre attraversano un mezzo.
Caratteristiche di un’onda longitudinale
Le caratteristiche o parti di un’onda longitudinale sono:
- Lunghezza d’onda (λ) : è la distanza tra due punti equivalenti consecutivi sull’onda.
- Ciclo o oscillazione : è il percorso dell’onda da un punto al punto equivalente successivo. Pertanto, durante un ciclo, l’onda longitudinale completa una volta la fase di espansione e una volta la fase di compressione.
- Ampiezza (A) : è la distanza, l’allungamento massimo dell’onda e la sua posizione di equilibrio.
- Periodo (T) : è il tempo impiegato dall’onda longitudinale per compiere un’oscillazione completa.
- Frequenza (f) : è il numero di oscillazioni o vibrazioni che l’onda produce nell’unità di tempo.
- Frequenza angolare (o pulsazione) (ω) : è la velocità con cui oscilla l’onda.
- Velocità di propagazione (v) : è la velocità con cui si propaga l’onda.
Esempi di onde longitudinali
Ora che conosciamo la definizione di onda longitudinale, vedremo diversi esempi di questo tipo di onda per comprendere meglio il concetto.
Esempi di onde longitudinali:
- Un’onda sonora.
- Un’onda che percorre la lunghezza di una molla mentre oscilla.
- Onde sismiche create dai terremoti.
- Onde di pressione.
Formula di un’onda longitudinale
Un’onda longitudinale è descritta dalla formula y(x,t) = A sin(k x – ω t + φ 0 ). Questa equazione viene utilizzata anche per descrivere altri tipi di onde, tuttavia, nella formula dell’onda longitudinale, y(x,t) corrisponde allo spostamento orizzontale rispetto alla posizione di equilibrio, invece dello spostamento verticale.
Oro:
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rappresenta lo spostamento orizzontale del punto nell’onda longitudinale rispetto alla sua posizione di equilibrio.
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è l’ampiezza dello spostamento dell’onda longitudinale.
-
è la distanza dal punto studiato alla sorgente dell’onda.
-
è il numero d’onda.
-
è la frequenza angolare o pulsazione.
-
è il momento del tempo.
-
è la fase iniziale dell’onda.
Si noti che il numero d’onda e la frequenza angolare di un’onda longitudinale vengono calcolati utilizzando le seguenti formule:
![\begin{array}{c}k=\cfrac{2\pi}{\lambda}\\[4ex]\omega=\cfrac{2\pi}{T}=2\pi f\end{ tableau}](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bd9a9c86ac7bfe615da6e49025b8b40f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Oro:
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è il numero d’onda.
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è la lunghezza d’onda.
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è la frequenza angolare o pulsazione.
-
è il punto.
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è la frequenza.
onda longitudinale e onda trasversale
Infine vedremo qual è la differenza tra un’onda longitudinale e un’onda trasversale, poiché sono due tipi di onde molto comuni in fisica.
In fisica, un’onda trasversale è un tipo di onda in cui il disturbo è perpendicolare alla direzione di propagazione dell’onda.
Pertanto, la differenza tra un’onda longitudinale e un’onda trasversale è la direzione del disturbo. In un’onda longitudinale il disturbo viaggia nella stessa direzione dell’onda, mentre in un’onda trasversale il disturbo viaggia in una direzione perpendicolare all’onda.