La sensazione percepita dalle nostre orecchie si chiama suono. È una forma di energia che ci fa sentire. Sentiamo diversi suoni intorno a noi nella nostra vita quotidiana.
Sappiamo che il suono viaggia sotto forma di onda.
Un’onda è una perturbazione vibratoria in un mezzo che trasporta energia da un punto ad un altro senza che ci sia un contatto diretto tra i due punti.
Si può dire che un’onda è prodotta dalle vibrazioni delle particelle del mezzo attraverso cui passa.
Ci sono due tipi di onde: Onde longitudinali e onde trasversali.
Onde longitudinali: Un’onda in cui le particelle del mezzo vibrano avanti e indietro nella “stessa direzione” in cui si muove l’onda. Il mezzo può essere solido, liquido o gassoso. Pertanto, le onde sonore sono onde longitudinali.
Onde trasversali: Un’onda in cui le particelle del mezzo vibrano su e giù ‘ad angolo retto’ rispetto alla direzione in cui l’onda si muove. Queste onde sono prodotte solo nei solidi e nei liquidi ma non nei gas.
Il suono è un’onda longitudinale che consiste di compressioni e rarefazioni che viaggiano attraverso un mezzo.
L’onda sonora può essere descritta da cinque caratteristiche: Lunghezza d’onda, Ampiezza, Tempo-Periodo, Frequenza e Velocità.
1. Lunghezza d’onda
La distanza minima in cui un’onda sonora si ripete è chiamata lunghezza d’onda. Cioè è la lunghezza di un’onda completa. È indicata dalla lettera greca λ (lambda). Sappiamo che in un’onda sonora, la lunghezza combinata di una compressione e di una rarefazione adiacente si chiama lunghezza d’onda. Inoltre, la distanza tra i centri di due compressioni consecutive o di due rarefazioni consecutive è uguale alla sua lunghezza d’onda.
Nota: La distanza tra i centri di una compressione e di una rarefazione adiacente è uguale alla metà della sua lunghezza d’onda, cioè λ/2. L’unità S.I. per misurare la lunghezza d’onda è il metro (m).
2. Ampiezza
Quando un’onda passa attraverso un mezzo, le particelle del mezzo vengono spostate temporaneamente dalle loro posizioni originali indisturbate. Lo spostamento massimo delle particelle del mezzo dalle loro posizioni originali indisturbate, quando un’onda passa attraverso il mezzo è chiamato ampiezza dell’onda. Infatti l’ampiezza è usata per descrivere la dimensione dell’onda. L’unità di misura S.I. dell’ampiezza è il metro (m) anche se a volte si misura anche in centimetri. Sai che l’ampiezza di un’onda è uguale all’ampiezza del corpo vibrante che produce l’onda?
3. Tempo-Periodo
Il tempo necessario per produrre un’onda o un ciclo completo è chiamato tempo-periodo dell’onda. Ora, un’onda completa è prodotta da una vibrazione completa del corpo vibrante. Quindi, possiamo dire che il tempo necessario per completare una vibrazione è noto come tempo-periodo. È indicato con la lettera T. L’unità di misura del tempo-periodo è il secondo (s).
Perché la velocità e la velocità non sono sempre uguali in grandezza?
4. Frequenza
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Il numero di onde complete o cicli prodotti in un secondo è chiamato frequenza dell’onda. Poiché un’onda completa è prodotta da una vibrazione completa del corpo vibrante, possiamo dire che il numero di vibrazioni al secondo si chiama frequenza. Per esempio: se 10 onde o vibrazioni complete sono prodotte in un secondo, allora la frequenza delle onde sarà di 10 hertz o 10 cicli al secondo. Sapete che la frequenza di un’onda è fissa e non cambia anche quando passa attraverso sostanze diverse?
L’unità S.I. della frequenza è l’hertz o Hz. Un corpo vibrante che emette 1 onda al secondo si dice che ha una frequenza di 1 hertz. Cioè 1 Hz è uguale a 1 vibrazione al secondo.
A volte un’unità di frequenza più grande è conosciuta come kilohertz (kHz) cioè 1 kHz = 1000 Hz. La frequenza di un’onda è indicata dalla lettera f.
La frequenza di un’onda è uguale alla frequenza del corpo vibrante che produce l’onda.
Qual è la relazione tra tempo-periodo e frequenza di un’onda?
Il tempo richiesto per produrre un’onda completa è chiamato tempo-periodo dell’onda. Supponiamo che il periodo di tempo di un’onda sia T secondi.
In T secondi il numero di onde prodotte = 1
Quindi, in 1 secondo, il numero di onde prodotte sarà = 1/T
Ma il numero di onde prodotte in 1 secondo è chiamato frequenza.
Pertanto, F = 1/Tempo-periodo
f = 1/T
dove f = frequenza dell’onda
T = tempo-periodo dell’onda
5. Velocità dell’onda (Speed of Wave)
La distanza percorsa da un’onda in un secondo si chiama velocità dell’onda o velocità dell’onda. È rappresentata dalla lettera v. L’unità S.I. per misurare la velocità è il metro al secondo (m/s o ms-1).
Qual è la relazione tra velocità, frequenza e lunghezza d’onda di un’onda?
Velocità = distanza percorsa/tempo impiegato
Lascia che v = λ / T
dove T = tempo impiegato da un’onda.
v = f X λ
Questa formula è conosciuta come equazione dell’onda.
Dove v = velocità dell’onda
f = frequenza
λ = lunghezza d’onda
Velocità di un’onda = frequenza X lunghezza d’onda
Questo vale per tutte le onde come le onde trasversali come le onde d’acqua, le onde longitudinali come le onde sonore e le onde elettromagnetiche come le onde luminose e le onde radio
Pertanto abbiamo imparato varie caratteristiche delle onde sonore.
Espansione termica di solidi, liquidi e gas