▷ Onda periodica

Questo articolo spiega cosa sono le onde periodiche in fisica e quali sono le loro caratteristiche. Allo stesso modo, troverai esempi di onde periodiche e qual è l’equazione di questo tipo di onde.

Cos’è un’onda periodica?

In fisica, un’onda periodica è un’onda il cui grafico si ripete periodicamente. Cioè, le oscillazioni di un’onda periodica si ripetono ad ogni intervallo di tempo fisso. Pertanto, l’allungamento di un’onda periodica sarà lo stesso per lo stesso periodo di tempo.

Il periodo è il tempo necessario affinché l’onda periodica si ripeta. Quindi il moto di un’onda periodica tornerà alla stessa situazione dopo qualche tempo.

Ad esempio, l’onda che descrive il movimento di un pendolo è un’onda periodica, poiché il pendolo oscilla periodicamente da un estremo all’altro. Il tempo necessario affinché un pendolo completi un’oscillazione è quindi costante.

➤ Vedi: Cos’è un movimento periodico?

Esempi di onde periodiche

Una volta vista la definizione di onda periodica in fisica, ecco alcuni esempi di questo tipo di onda per completare la comprensione del concetto.

Esempi di onde periodiche:

L’onda che descrive il movimento di un pendolo è periodica.
Le onde elettromagnetiche sono onde periodiche.
Anche le onde sonore sono onde periodiche.
Le onde che si formano sulla superficie di una pozzanghera quando viene lanciato un sasso.
L’onda che definisce un movimento armonico semplice.

➤ Vedi: Onde armoniche

Elementi di un’onda periodica

Le onde periodiche hanno i seguenti elementi o caratteristiche:

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 tra due punti equivalenti consecutivi sull’onda.
Periodo (T) : è il tempo necessario per compiere un’oscillazione completa.
Frequenza (f) : è il numero di oscillazioni o vibrazioni che l’onda produce nell’unità di tempo.

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

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

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

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.

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

Formula di un’onda periodica

L’equazione di un’onda periodica è y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ ₀ ). Questa formula viene utilizzata per calcolare l’allungamento di un punto sull’onda periodica in una determinata posizione e in un tempo 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 periodica.
$x$

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.

Nota: tieni presente che esistono diversi modi per esprimere l’equazione di un’onda periodica. Pertanto è possibile utilizzare anche una funzione coseno. Tuttavia, l’espressione più utilizzata è la funzione spiegata in questo articolo.

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

Onda periodica e non periodica

Infine, vedremo la differenza tra un’onda periodica e un’onda non periodica perché, come indicano i loro nomi, sono due tipi di onde opposte.

Un’onda non periodica è un’onda il cui grafico non si ripete nel tempo, vale a dire che la forma di un’onda non periodica è completamente libera e non segue alcuno schema. In breve, le onde non periodiche non hanno periodicità.

Pertanto, la differenza principale tra un’onda periodica e un’onda non periodica è che le onde periodiche oscillano ciclicamente e ripetono il loro grafico ad ogni intervallo di tempo fisso. D’altra parte, la forma delle onde non periodiche non presenta alcun tipo di andamento. ma oscillano liberamente.

Cos’è un’onda periodica?

Esempi di onde periodiche

Elementi di un’onda periodica

Formula di un’onda periodica

Onda periodica e non periodica

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