Questo articolo spiega cosa sono le onde trasversali in fisica e quali sono le loro caratteristiche. Vengono mostrati anche esempi di onde trasversali e inoltre qual è l’equazione di un’onda trasversale.
Cos’è un’onda trasversale?
Un’onda trasversale è un’onda le cui oscillazioni sono perpendicolari alla direzione di propagazione dell’onda. In altre parole, i punti di un’onda trasversale si muovono trasversalmente alla direzione di viaggio dell’onda.
Ad esempio, una corda attaccata ad un’estremità che oscilla è un’onda trasversale. Se fissiamo l’estremità di una corda e spostiamo verticalmente l’altra estremità, si generano vibrazioni perpendicolari alla direzione di viaggio dell’onda sulla corda, si tratta quindi di un’onda trasversale.
Nelle giuste condizioni, l’esempio d’onda sopra può anche essere un esempio di onda stazionaria , che è un altro tipo di onda.
Caratteristiche di un’onda trasversale
Le caratteristiche o parti di un’onda trasversale sono:
- Cresta : ciascuno dei punti più alti dell’onda trasversale.
- Valle : ciascuno dei punti più bassi dell’onda trasversale.
- 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.
- Ampiezza (A) : è la distanza verticale tra il punto più alto dell’onda e il suo valore medio.
- Periodo (T) : è il tempo impiegato dall’onda trasversale per completare un’oscillazione.
- 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 trasversali
Dopo aver visto la definizione di onda trasversale e le sue caratteristiche, vedremo ora alcuni esempi di questo tipo di onda per comprendere appieno il concetto.
Esempi di onde trasversali:
- L’onda generata spostando verticalmente una corda fissata ad un’estremità.
- Onde sismiche secondarie.
- Le onde generate sulla superficie dell’acqua dall’impatto di un oggetto sono trasversali.
- Anche le onde elettromagnetiche sono onde trasversali.
Formula dell’onda trasversa
Un’onda trasversale è descritta dalla formula y(x,t) = A sin(k x – ω t + φ 0 ). Questa formula permette di calcolare l’allungamento di un punto sull’onda trasversale in un momento preciso e in una posizione precisa.
Oro:
-
rappresenta lo spostamento verticale del punto d’onda trasversale rispetto alla sua posizione di equilibrio.
-
è l’ampiezza dell’onda trasversale.
-
è la distanza dal punto studiato all’origine dell’onda.
-
è il numero d’onda.
-
è la frequenza angolare o di 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 trasversale 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:
-
è il numero d’onda.
-
è la lunghezza d’onda.
-
è la frequenza angolare o di pulsazione.
-
è il punto.
-
è la frequenza.
onda trasversale e onda longitudinale
Infine vedremo come le onde trasversali differiscono dalle onde longitudinali, poiché sono due tipi di onde strettamente correlate.
Un’onda longitudinale è quella 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.
Pertanto, la differenza tra un’onda trasversale e un’onda longitudinale è la direzione in cui si muovono i punti dell’onda. In un’onda trasversale, i punti oscillano trasversalmente alla direzione in cui viaggia l’onda, mentre in un’onda longitudinale, i punti oscillano longitudinalmente rispetto alla direzione in cui si propaga l’onda.