La velocità di propagazione dell'onda può essere determinata utilizzando la formula generale:
Descrizione della formula:
v = velocità di propagazione dell'onda (unità di misura: metri/secondo)
T = periodo dell'onda = il tempo necessario affinché un'onda percorra una lunghezza d'onda (unità di misura: secondi)
f = frequenza = il numero di lunghezze d'onda che passano per lo stesso punto durante un secondo (l'unità di misura è 1/secondo = hertz)
lambda = lunghezza d'onda (unità di misura: metri)
Da dove deriva la formula sopra riportata? Probabilmente ricorderete la formula della velocità v = s / t, dove v = velocità, s = distanza percorsa e t = intervallo di tempo. Questa è la formula per la velocità di un oggetto, come studiato nell'ambito del moto lineare.
Se adattato al movimento di un'onda, la distanza percorsa è identica alla lunghezza d'onda, l'intervallo di tempo è identico al periodo (T = 1/f) o alla frequenza (f = 1/T).
Velocità di propagazione delle onde su una corda
Le onde che si propagano su corde o funi sono onde trasversali, calcolate utilizzando la formula:
Descrizione della formula:
v = velocità dell'onda sulla fune (unità di misura: metri/secondo)
F = forza di tensione della fune (unità kg m/s)2 (detto anche Newton)
Myu = densità di massa della corda = massa per unità di lunghezza della corda (unità di misura: chilogrammi/metri)
In base alla formula sopra riportata, si conclude che la velocità dell'onda su una fune dipende dalla forza di tensione della fune e dalla massa per unità di lunghezza della fune. Il modo in cui si ottiene questa formula può essere appreso nella derivazione della formula stessa. velocità di propagazione delle onde su una corda.
velocità delle onde sonore
Le onde sonore sono onde longitudinali che si propagano attraverso diversi mezzi. Esistono molti mezzi attraverso i quali le onde sonore possono viaggiare, tra cui aria, acqua, pareti, ecc. La velocità di propagazione delle onde sonore dipende dalle proprietà del mezzo attraverso cui viaggiano, proprio come la velocità di propagazione delle onde trasversali in una corda dipende dalle proprietà della corda stessa.
Se le onde sonore viaggiano attraverso un fluido come l'aria o l'acqua, la velocità del suono viene calcolata utilizzando la formula
Descrizione della formula:
v = velocità delle onde sonore
B = modulo di compressibilità
rho = densità
Se un'onda sonora si propaga attraverso una lunga asta solida, la velocità del suono viene calcolata utilizzando la formula
Descrizione della formula:
Y = modulo di Young
Velocità delle onde elettromagnetiche
La velocità delle onde elettromagnetiche (la velocità delle onde luminose) è 3,00 x 108 SM.
Velocità di propagazione dell'onda su una corda
Fattori che influenzano la velocità delle onde trasversali nelle corde
La velocità di un'onda meccanica dipende solo dalle proprietà del mezzo attraverso cui si propaga. La velocità delle onde marine dipende dalla natura del mare, la velocità delle onde sonore dipende dalla natura dell'aria attraverso cui passano. Allo stesso modo, la velocità delle onde in una corda dipende dalle proprietà della corda. Per chiarire questo, prima di tutto... esperimenti volti a studiare i fattori che influenzano la velocità delle onde sulle corde.
Sulla base degli esperimenti condotti, si è concluso che la velocità di un'onda su una corda dipende dalla forza di tensione esercitata sulla corda e dalla massa per unità di lunghezza della corda stessa. Maggiore è la forza di tensione (più tesa è la corda), più veloce è l'onda. Viceversa, maggiore è la massa della corda, più lenta è l'onda.
Derivazione della formula per la velocità delle onde trasversali nelle corde
La derivazione della formula per la velocità di propagazione delle onde sulle corde rappresenta una dimostrazione matematica dei fattori che influenzano la velocità di propagazione delle onde sulle corde.
Consideriamo la cresta di un'onda o di un impulso che si propaga verso destra attraverso una corda (immagine in alto). L'immagine dell'impulso è ingrandita, accompagnata da un'immagine della forza di tensione F che agisce sulla corda attraverso cui passa il picco dell'onda (immagine in basso).
Ogni forza di tensione della corda (F) è descritta nella direzione orizzontale (Fx) e direzione verticale (FyEntrambe le forze Fx hanno la stessa intensità e direzioni opposte, quindi si annullano a vicenda. Invece ci sono due forze Fy verso il centro del cerchio.
L'entità di ciascuna forza nella direzione verticale (Fy):
Forza risultante diretta verso il centro del cerchio
riunione di massa sulla corda
Seconda legge del moto di Newton per il moto circolare uniforme
Descrizione della formula:
v = velocità dell'onda sulla corda (m/s)
F = forza di tensione della corda (Newton)
myu = densità di massa della corda = massa per unità di lunghezza della corda (kg/m)
In base all'equazione sopra riportata, si può concludere che la velocità dell'onda è proporzionale alla tensione della corda e inversamente proporzionale alla massa per unità di lunghezza della corda. Pertanto, più la corda è tesa, più l'onda è veloce, e maggiore è la massa della corda, più l'onda è lenta.
