Come trovare la velocità massima di un'onda trasversale

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Le leggi della fisica dimostrano che un'onda può propagarsi sia nel vuoto che in un mezzo fisico. Un'onda non è altro che una perturbazione che si propaga nello spazio e nel tempo. In entrambi i casi il moto dell'onda lo si può descrivere attraverso precise relazioni matematiche, ricavate tramite l'equazione delle onde. Il concetto di onda è molto generico poiché esistono tanti tipi di onde e per ognuno di essi ci sono varie tipologie, in base al mezzo in cui si propagano o alla loro direzione. Considerando la polarizzazione delle onde, cioè la loro direzione di propagazione, le onde si classificano in onde longitudinali, come ad esempio le onde di pressione, ed onde trasversali, come ad esempio le onde elettromagnetiche. Nei prossimi passi ci soffermeremo su quest'ultima tipologia di onda, descrivendo come trovare la velocità massima di un'onda trasversale.

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Occorrente

  • Manuale di fisica
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La velocità di propagazione di un'onda è fortemente dipendente dalle caratteristiche del mezzo in cui l'onda si propaga. In generale, la velocità di un'onda è data dal rapporto tra la lunghezza d'onda e il periodo dell'onda, oppure dal prodotto tra lunghezza d'onda e frequenza dell'onda.

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Un'onda trasversale è caratterizzata dal fatto che il moto oscillatorio delle particelle che compongono il mezzo in cui si propaga l'onda, oscillano in modo trasversale rispetto alla direzione di propagazione dell'onda. Esempi di onde trasversali sono le onde di una corda che vibra, le onde elettromagnetiche e le onde sismiche. Anche la luce, essendo un'onda elettromagnetica, è un'onda di tipo trasversale. Generalmente, le onde trasversali hanno origine in situazioni in cui sono a contatto mezzi con densità differenti oppure nei solidi. Per calcolare la velocità di un'onda trasversale, possiamo considerare il caso della vibrazione di una corda. In questa situazione, i parametri che influenzano la velocità dell'onda sono la tensione T a cui è sottoposta la corda, la massa m della corda e la sua lunghezza L.

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In particolare, la velocità dell'onda trasversale risulta direttamente proporzionale alla tensione T ed inversamente proporzionale alla massa per unità di lunghezza. La velocità di propagazione è, infatti, pari a V = sqrt(T/(m/L)), formula valida considerando piccole ampiezze dell'onda. Quindi per ottenere la massima velocità occorrerebbe massimizzare la tensione e ridurre quanto più possibile la massa per unità di lunghezza. Nel caso generico di un'onda trasversale in un solido, la velocità è pari a V = sqrt (G/p), dove G viene definito modulo di scorrimento e p è la densità del mezzo.

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Prima di calcolare la velocità è necessario capire bene la tipologia di onda da esaminare.
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