LE ONDE CLASSE DELLE LAUREE TRIENNALI DELLE PROFESSIONI SANITARIE DELLA RIABILITAZIONE. A. A Fabrizio Le Boffelli onde. P.

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1 CLASSE DELLE LAUREE TRIENNALI DELLE PROFESSIONI SANITARIE DELLA RIABILITAZIONE LE ONDE A. A Fabrizio Le Boffelli onde pag.1

2 LE ONDE Fenomeni ondulatori Periodo e frequenza Lunghezza d onda e velocità Legge di propagazione Energia trasportata Onde meccaniche: il suono Onde elettromagnetiche Velocità della luce Spettro elettromagnetico Energia dell onda elettromagnetica pag.2

3 Fenomeni ondulatori Oscillazioni meccaniche mare suono corda che vibra Oscillazioni elettromagnetiche B molla E onda elettromagnetica Eo B o v λ x pag.3

4 Onde trasversali e longitudinali trasversali vibrazione propagazione esempio : onda lungo una corda longitudinali vibrazione propagazione esempio : onda di percussione in un solido pag.4

5 Periodo e frequenza def. fenomeno periodico: f(t) = f(t+t) (ritorna alla stessa configurazione dopo uno stesso intervallo di tempo) Def. Periodo T = (minimo) intervallo di tempo dopo il quale il fenomeno ritorna alla stessa configurazione = durata di una oscillazione (unita di misura S.I.: secondo). f(t) = A sen(2π t/t) = A sen[(2π/t) t] = A sen(ωt) frequenza = n.ro di oscillazioni/s pulsazione ω = 2π/T = 2πν ν = 1/T Hz=1/s pag.5

6 Ampiezza e energia di un onda S(t) = A sen(ωt + φ) S(t) +A T ω = 2 π T = 2π ν [ A = ampiezza T = periodo ν = frequenza φ = fase o A t ENERGIA DI UN ONDA: E A 2 pag.6

7 Legge di propagazione delle onde Ogni onda si propaga con una propria velocita costante Lunghezza d onda λ = minima distanza dopo la quale il fenomeno riprende la stessa configurazione = distanza percorsa in un periodo (unita di misura S.I.: metro). Moto rettilineo uniforme: x = v t λ=v T=v/ν λν = v Lunghezza d onda e frequenza sono inversamente proporzionali: il loro prodotto e la velocità A S(0) o S(t) T t o t o S(0) A S(x) x o λ x pag.7

8 Intensità di un onda Def. Intensità = energia trasportata nell'unità di tempo E I = Δt S attraverso l unita di superficie unità di misura: joule watt s m 2 = m 2 L energia è costante (cons.energia) S L intensità diminuisce con il quadrato della distanza r S 2r pag.8

9 Il suono suono: vibrazione meccanica delle particelle di un mezzo materiale (gas, liquido, solido) molecola in moto punto di equilibrio sono vibrazioni di/tra molecole: serve la materia! fluidi : A x(t) spostamenti delle particelle addensamenti e rarefazioni compressioni e dilatazioni onda di pressione nel vuoto il suono non si propaga pag.9

10 Caratteristiche del suono onda sonora : vibrazione meccanica percepibile dal senso dell'udito (orecchio) sensibilità orecchio umano 20 Hz < ν < Hz infrasuoni ultrasuoni v = λ ν { v aria = 344 m/s v acqua = 1450 m/s 17.2 m < λ < 1.72 cm 72.5 m < λ < 7.25 cm pag.10

11 Onde elettromagnetiche B B o E o E o E E λ v x Def. onda elettromagnetica: oscillazione del campo elettrico e del campo magnetico, con direzione di propagazione perpendicolare a entrambi B B o Non serve materia: le onde e.m. si propagano anche nel vuoto! T t F. Ballarini Fisica Applicata - Onde pag.11

12 Velocità della luce Le onde elettromagnetiche si propagano anche nel vuoto secondo la consueta legge: λν = v La loro velocità nel vuoto è sempre c = m/s (= km/s) E la velocità non solo della luce visibile, ma anche di tutte le altre onde elettromagnetiche. E la massima velocità raggiungibile in natura. Nei mezzi materiali, la velocità è sempre <c pag.12

13 Spettro elettromagnetico (fermi) λ (m) (Å) (nm) (µm) 10 6 (mm)(cm) λ (m) RAGGI GAMMA ν (Hz) GeV λν = c MeV 10 6 RAGGI X kev 10 3 E = hν ULTRA- -VIOLETTO E (ev) INFRA- -ROSSO VISIBILE MICRO ONDE colori 10 8 ONDE RADIO Hz ν (Hz) λ (nm) pag.13

14 Energia dell onda elettromagnetica Le onde elettromagnetiche trasportano energia mediante i fotoni, L energia di un fotone è proporzionale alla frequenza dell onda: E = hν (con h = J s, costante di Planck). Per la luce visibile, l emissione o assorbimento dei fotoni determina il colore dei corpi: bianco = emissione di tutte le frequenze visibili nero = assorbimento di tutte le frequenze visibili Luce gialla: λ = 600 nm Es. ν = c/λ = ( m/s)/( m) = Hz = Hz E = hν = ( J s)( Hz) = J = 2 ev Le onde F. Ballarini Fisica Applicata - Onde pag.14

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