▷Onda tridimensionale

Questo articolo spiega cosa sono le onde tridimensionali in fisica. Troverai quindi la definizione di onda tridimensionale, quali sono le sue caratteristiche e l’equazione di un’onda tridimensionale.

Cos’è un’onda tridimensionale?

Un’onda tridimensionale , detta anche onda sferica , è un’onda che si propaga in tre dimensioni. In altre parole, le onde tridimensionali si propagano in tutte le direzioni nello spazio.

Ad esempio, un’onda sonora è un’onda tridimensionale perché si propaga in tutte e tre le dimensioni dello spazio. Anche le onde luminose sono esempi di onde tridimensionali.

Pertanto i fronti d’onda delle onde tridimensionali sono sfere concentriche che si propagano nello spazio, per questo vengono chiamate anche onde sferiche. Il centro di queste sfere concentriche è il fuoco o l’origine dell’onda tridimensionale.

Caratteristiche delle onde tridimensionali

Le onde tridimensionali hanno le seguenti caratteristiche:

Ampiezza (A) : è la distanza tra il punto più alto delle oscillazioni dell’onda e il suo valore medio.
Periodo (T) : è il tempo necessario all’onda 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.

Equazione di un’onda tridimensionale

Data la simmetria sferica delle onde tridimensionali, se assumiamo che l’onda tridimensionale si propaghi attraverso un mezzo isotropo, come l’aria o l’acqua, l’equazione che ne descrive il movimento può essere scritta in coordinate sferiche come segue:

$\displaystyle \frac{1}{r^2} \frac{\partial}{\partial r}\left( r^2\frac{\partial \Psi}{\partial r} \right)-\ frac{1}{c^2}\frac{\partial^2 \Psi}{\partial t^2} = 0$

Quindi, risolvendo la precedente equazione differenziale mediante integrazione, arriviamo alla formula per l’ equazione di un’onda tridimensionale :

$\displaystyle \Psi(r,t) = A\cdot\text{sin}( \omega\cdot t - k\cdot r+ \phi_0)$

Oro:

$\Psi$

è l’allungamento dell’onda tridimensionale.
$r$

è la distanza tra l’origine dell’onda e il punto di studio.
$A$

è l’ampiezza dell’onda tridimensionale.
$k$

è il numero d’onda.
$\omega$

è la frequenza angolare o pulsazione dell’onda.
$t$

è il momento del tempo.
$\phi_0$

è la fase iniziale dell’onda.

Altri tipi di onde

A seconda delle dimensioni in cui si propagano, le onde si classificano in longitudinali, bidimensionali o tridimensionali. Quindi, oltre alle onde tridimensionali, esistono anche i seguenti due tipi di onde:

Onda unidimensionale : tipo di onda che si propaga in un’unica dimensione, cioè in un’unica direzione.
Onda bidimensionale : tipo di onda che si propaga in due dimensioni, cioè lungo una superficie.

➤ Vedi: Onda unidimensionale
➤ Vedi: Onda bidimensionale

Cos’è un’onda tridimensionale?

Caratteristiche delle onde tridimensionali

Equazione di un’onda tridimensionale

Altri tipi di onde

Lascia un commento Cancella risposta