VELOCITA' DEL SUONO IN UN GAS PERFETTO

Documenti analoghi
Cosa si intende per onda?

Onde(1/2) Onde e suono Lezione 15, 26/11/2018, JW

Luce e onde elettromagnetiche

Le onde. F. Soramel Fisica per Medicina 1

Onde elettromagnetiche

- hanno bisogno di un mezzo elastico per propagarsi

Onde. Antonio Pierro. Per consigli, suggerimenti, eventuali errori o altro potete scrivere una a antonio.pierro[at]gmail.com

Ottica fisica - Interferenza

nelcasodigasoliquidi,chenonpossiedonoresistenzaelasticaagli dell onda che si propaga, per cui si parla di onde longitudinali;

Il legame fra la velocità la lunghezza d'onda e la frequenza di un'onda è dato dall'equazione:

ONDE ELETTROMAGNETICHE

Le onde elastiche e il suono. à 8

Le onde. Definizione e classificazione

Onde elettromagnetiche. Propagazione delle onde Riflessione e rifrazione

FISICA APPLICATA 2 FENOMENI ONDULATORI - 2

I FENOMENI DEL SUONO RIFLESSIONE RIFRAZIONE INTERFERENZA DIFFRAZIONE EFFETTO DOPPLER BANG SUPER SONICO

Onde. Marcello Borromeo corso di Fisica per Farmacia - Anno Accademico

Molti fenomeni naturali sono descritti in termini di onde

Le caratteristiche delle onde. perturbazione che si propaga nello spazio e nel tempo

ONDE ELASTICHE. Un onda elastica è una perturbazione che si propaga in un mezzo elastico senza movimento netto di materia.

Onde. Perturbazioni dello stato di un corpo o di un campo che si propagano nello spazio con trasporto di energia ma senza trasporto di materia.

Molti fenomeni naturali sono descritti in termini di onde

Le derivate seconde compaiono alla prima potenza per cui è un'equazione lineare! Se y 1. sono soluzioni anche una qualsiasi loro combinazione lineare

Oscillazioni ed onde

Onde acustiche. Esempi

ONDE. Propagazione di energia senza propagazione di materia. Una perturbazione viene trasmessa ma l acqua non si sposta

1 Richiami sulla meccanica ondulatoria

LE ONDE. Tipi di onde e aspetti generali

Onde ele'romagne-che. Propagazione delle onde Riflessione e rifrazione

LE ONDE. Il moto armonico 15/02/2016

Il Corso di Fisica per Scienze Biologiche

Fig. 1. Fig. 2. Fig. 3. Fig. 4. Fig. 5. Fig. 6

OTTICA ONDE INTERFERENZA DIFFRAZIONE RIFRAZIONE LENTI E OCCHIO

CORSO DI FISICA TECNICA 2 AA 2013/14 ACUSTICA. Lezione n 1: Fenomeno sonoro. Ing. Oreste Boccia 1

Onde elettromagnetiche

Elementi di acustica architettonica. Prof. Ing. Cesare Boffa

Ottica fisica. Marcello Borromeo corso di Fisica per Farmacia - Anno Accademico

Principio di Huygens

Onde. Perturbazioni dello stato di un corpo o di un campo che si propagano nello spazio con trasporto di energia ma senza trasporto di materia.

Onde sonore nel gas. L equazione di D Alembert è

Principio di Huygens

PRINCIPI DI ACUSTICA

ONDE ELETTROMAGNETICHE

ISTITUTO SAN GABRIELE CLASSI 4 S E 4 SA PROF. ANDREA PUGLIESE IL SUONO

Massimo Garai - DIENCA, Università di Bologna - Copyright Massimo Garai - DIENCA, Università di Bologna - Copyright 2009.

Fisica della Visione Introduzione

Dispense del corso di Fonia e Tecnico del Suono. anno accademico 2013/2014. Quarta lezione. Acustica di base

Caratterizzazione delle onde: lunghezza d onda, velocità, frequenza, periodo

Corso di Elementi di Ottica Laurea in Ottica ed Optometria

Un onda elastica è una perturbazione che si propaga in un mezzo elastico senza movimento di materia

Esercitazione Onde, Suono, Ottica:

ONDE E IMPULSI. L origine dell onda è una vibrazione. Es. Quando si dà una scossa ad una corda tesa, si produce una gobba che viaggia lungo la corda.

Generalità sulle onde

Onde. ONDA: Perturbazione di una grandezza fisica che si propaga nello spazio.

a.s. 2018/2019 PROGRAMMA SVOLTO

Onde elettromagnetiche

Fisica II - CdL Chimica. La natura della luce Ottica geometrica Velocità della luce Dispersione Fibre ottiche

Il suono è dovuto alla vibrazione di un corpo elastico Le vibrazioni sono rapidi movimenti di oscillazione del corpo intorno ad una posizione di

Lezioni sulle ONDE. Laboratorio di fisica - ITIS. Lezioni sulle onde

I.I..S. A. MORO - Rivarolo C.se Sez. scientifica. Anno scolastico 2014/15

Onde elettromagnetiche

Fondamenti di Acustica

Ottica fisiologica, ovvero perché funzionano i Google Glass

ONDA. Il concetto di onda, assieme a quello di particella, è fondamentale nella descrizione classica del mondo fisico.

ONDE SONORE. Fluidi: onde di pressione (densità) longitudinali Frequenze: Udibile (human range) 20 Hz-20 khz Separa Infra/Ultra-suoni

INDICE OSCILLAZIONI CAPITOLO 1

LA RIFRAZIONE E LA RIFLESSIONE DELLA LUCE. IV^C 2016/2017 Lepore Gianluca Ianniciello Antonio

Ottica fisiologica (1): sorgenti e radiometria

SOVRAPPOSIZIONE INTERFERENZA

Elettromagnetismo. Prof. Francesco Ragusa Università degli Studi di Milano. Lezione n

ACUSTICA. Studia il suono considerando le cause che lo hanno generato, il suo comportamento e la sua propagazione attraverso un mezzo materiale.

Ottica (1/2) Ottica geometrica Lezione 17, 3/12/2018, JW ,

Ottica fisica. Marcello Borromeo corso di Fisica per Farmacia - Anno Accademico

Onde. si definisce onda una perturbazione che si propaga. Non si ha propagazione di materia ma solo di energia

Prerequisiti Lezione 1. Ripasso

ISTITUTO SUPERIORE VIA SILVESTRI

FISICA APPLICATA 2 FENOMENI ONDULATORI - 1

Lezione 21 - Onde elettromagnetiche

Acustica Parte 1. Prof. Filippo Milotta Informatica Musicale

INTERFERENZA - DIFFRAZIONE

LA LUCE. Perché vediamo gli oggetti Che cos è la luce La propagazione della luce La riflessione La rifrazione

Fondamenti di Acustica

LISTA DELLE DOMANDE D'ESAME FISICA GENERALE 2 A/A

IIS Moro Dipartimento di matematica e fisica

nasce la spettroscopia come tecnica di analisi chimica

Onde meccaniche onde del mare, corde vibranti, onde sonore. Onde elettromagnetiche la luce 30/11/12

COME/03 - Acustica Musicale per Musica Elettronica

Ottica fisica - Diffrazione

3. (Da Veterinaria 2006) Perché esiste il fenomeno della dispersione della luce bianca quando questa attraversa un prisma di vetro?

ELEMENTI DI ACUSTICA 02

Corso di fisica generale con elementi di fisica tecnica

IL SUONO. Per meglio comprendere questa definizione si può fare un esempio : Prendiamo una sottile lamina di acciaio.

L INDUZIONE ELETTROMAGNETICA. V Scientifico Prof.ssa Delfino M. G.

Appunti della lezione sulla Equazione Differenziale delle Onde

Acustica Parte 2. Prof. Filippo Milotta Informatica Musicale

L intensità è uguale alla potenza per unità di superficie per cui l intensità media è data da:

Approfondimenti. Rinaldo Rui. ultima revisione: 31 maggio 2019

Ottica fisiologica (1): sorgenti e radiometria

Acustica Introduzione

Transcript:

VELOCITA' DEL SUONO IN UN GAS PERFETTO VELOCITA' DEL SUONO L'onda è così veloce da non dare il tempo alle particelle di scambiare calore con i vicini: processo adiabatico. In questo caso la pressione P e il volume V sono legati dalla costante adiabatica g (=7/5 per l'aria): Legge adiabatica per gas perfetti Modulo di compressibilità Equazione di stato dei gas perfetti (M=massa molecolare) Per T=20 o C

ONDE PERIODICHE Se la sorgente della perturbazione ha un andamento periodico anche la soluzione dell'equazione delle onde avrà lo stesso periodo Diapason che vibra A è l'ampiezza dell'oscillazione d è la fase iniziale k è il numero d'onda Forma d'onda sinusoidale (foto al tempo t) Periodicità spaziale: La distanza tra due massimi è quella per cui l'argomento del seno cambia di 2p e quindi: y x LUNGHEZZA D'ONDA

ONDE PERIODICHE (II) Per avere un'onda che si propaga nel tempo dobbiamo sostituire ad esempio: x'=x-vt (onda progressiva) Onda sinusoidale progressiva Definenedo FREQUENZA ANGOLARE FUNZIONE D'ONDA SINUSOIDALE Periodicità temporale La distanza temporale tra gli istanti in cui nello stesso punto x si ha l'ampiezza minima è quella per cui l'argomento del seno cambia di 2p e quindi: PERIODO y t

VELOCITA' DI PROPAGAZIONE, FREQUENZA E LUNGHEZZA D'ONDA FREQUENZ A FREQUENZA ANGOLARE RELAZIONE TRA FREQUENZA, LUNGHEZZA D'ONDA E VELOCITA' DI PROPAGAZIONE

ESERCIZIO SU CALCOLO DI LUNGHEZZE D'ONDA La nota musicale fondamentale LA4 ha una frequenza di 440 Hz. Quanto vale la lunghezza d'onda per un'onda sinusoidale di tale frequenza che si propaga nell'aria? Nell'acqua la lunghezza d'onda risulterebbe maggiore o minore che nell'aria?

POTENZA TRASPORTATA DA UN'ONDA SINUSOIDALE y Onda sinusoidale x Potenza sviluppata dalla tensione Piccoli angoli Potenza istantanea nel punto x

POTENZA MEDIA DI UN'ONDA SINUSOIDALE y x Potenza (energia per unità di tempo) che passa ad un certo istante per il punto x: Numero d'onda Velocità di propagazione Potenza media su un periodo

DENSITA' MEDIA DI ENERGIA DI UN'ONDA SINUSOIDALE L'energia media che fluisce attraverso il punto P in un tempo Dt è: Questa energia di propaga con velocità v e nel tempo Dt è distribuita nel tratto Dx=vDt. L'energia media della corda per unità di lunghezza è allora: L'energia media della corda è proporzionale al quadrato dell'ampiezza dell'onda sinusoidale

ONDE IN TRE DIMENSIONI Eclissi di sole Onde sonore I fronti d'onda sono costituiti dai punti dello spazio che hanno la stessa fase (kx-wt) Sono gusci sferici nel caso di onde sferiche, come quelle prodotte da sorgenti puntiformi A grande distanza dalla sorgente si possono approssimare con dei piani (onde piane) La distanza tra fronti d'onda consecutivi è l

DENSITA' MEDIA DI ENERGIA DI UN'ONDA SONORA Rispetto al caso precedente: densità lineare densità del mezzo, elemento di lunghezza elemento di volume Ampiezza A ampiezza dello spostamento delle particelle del mezzo in cui l'onda si propaga (s o ) Si è già visto che un'onda sonora è anche un onda di densità e di pressione. Nel caso di onda sinusoidale la funzione d'onda per la pressione è: E' sfasata di 90 o rispetto allo spostamento. L'ampiezza si può esprimere: r: densità all'equilibrio

INTENSITA' DI UN'ONDA Si definisce intensità di un'onda su una superficie, la sua potenza media per unità di area A INTENSITA' Caso dell' intensità di luce di una stella Aumentando la distanza r la potenza emessa dalla sorgente si distribuisce su un'area sempre più grande: diminuisce con l'inverso di r 2

FUNZIONE D'ONDA SINUSOIDALE SFERICA DENSITA' MEDIA DI ENERGIA Volume che contiene l'energia fluita attraverso A nel tempo Dt Deve essere µ1/r 2 FUNZIONE D'ONDA SINUSOIDALE

VOLUME SONORO E DECIBEL Il nostro orecchio è in grado di percepire intensità tra la soglia di udibilità : I 0 =10-12 W/m 2 e la soglia del dolore: I MAX =1 W/m 2 La nostra percezione del livello sonoro (volume) non è proporzionale all'intensità ma al suo logaritmo. Per questo si introduce la grandezza: VOLUME SONORO Si misura in decibel (db): 0 db soglia di udibilità 10 db fruscio di foglie 50 db conversazione a 1 m 80 camion pesante a 15 m 120 db decollo jet a 60 m 130 db martello pneumatico Le soglie dipendono in realtà dalla frequenza:

ONDE ELETTROMAGNETICHE: POLARIZZAZIONE LINEARE Onda elettromagnetica piana polarizzata linearmente Sono onde trasversali A variare sono i vettori campo elettrico (E) e campo magnetico (B) Nel caso mostrato di polarizzazione lineare i vettori non cambiano direzione. Si propagano alla velocità della luce, c. Si possono propagare anche nel vuoto

ONDE ELETTROMAGNETICHE: POLARIZZAZIONE CIRCOLARE Onda elettromagnetica piana polarizzata circolarmente Le componenti trasversali oscillano non in fase Spettro delle onde elettromagnetiche

RIFLESSIONE E TRASMISSIONE IN 1D Se l'onda trova un tratto di corda più denso una parte si riflette ribaltandosi Se l'onda trova un tratto di corda meno denso una parte si riflette senza ribaltarsi, una parte viene trasmessa COEFFICIENTE DI RIFLESSIONE COEFFICIENTE DI TRASMISSIONE

RIFLESSIONE E RIFRAZIONE IN 3D RIFLESSIONE: Quando l'onda incontra una superficie 'a specchio' l'angolo di incidenza rispetto alla normale alla superficie è uguale all'angolo riflesso RIFRAZIONE: Se la velocità dell'onda dei due mezzi non è la stessa, l'onda trasmessa viene anch'essa deviata rispetto alla direzione di incidenza o come si dice rifratta L'angolo di incidenza e quello rifratto sono legati da: Filmato istruttivo sullondoscopio: LEGGE DI SNELL Nel caso della luce: v=c/n n: indice di rifrazione https://www.youtube.com/watch?v=bk3vg0oed1s&feature=youtu.be

RIFLESSIONE TOTALE Se la velocità nel secondo mezzo è maggiore di quella nel primo, si ha un angolo di incidenza q 1,max per cui sinq 2 =1 (q 2 =90 o ) Al di sopra di q 1,max, non potendo essere sinq 2 >1, non si può avere raggio rifratto: il raggio viene totalmente riflesso

Diffrazione La presenza di un ostacolo o di una fenditura devia ( diffrange ) i fronti d'onda La diffrazione ha un effetto trascurabile nel caso di fenditura grande rispetto alla lunghezza d'onda Ha invece un effetto eclatante nel caso di fenditura piccola rispetto alla lunghezza d'onda: la fenditura diviene una nuova sorgente puntiforme (vedi principio di

Principio di Huygens-Fresnel Ogni elemento di superficie di un fronte d'onda si può considerare come una sorgente puntiforme che emette un'onda secondaria sferica in fase con quella originaria e di ampiezza proporzionale all'area dell'elemento di superficie

Effetto Doppler Sorgente in movimento La sorgente emette un fronte d'onda a t=0. Dopo un tempo T=periodo dell'onda emette un secondo fronte d'onda. Il primo fronte d'onda ha percorso ±vt a seconda se siamo davanti o dietro la sorgente. La sorgente si è però mossa di v s T, per cui la distanza tra due creste risulta diminuita nella direzione di moto della sorgente e aumentata nella direzione opposta:

Effetto Doppler (II) La frequenza di di un'onda prodotta da una sorgente in movimento risulta aumentata se la sorgente si avvicina, diminuita se la sorgente si allontana SORGENTE CHE SI AVVICINA SORGENTE CHE SI ALLONTANA Ambulanza che chiede strada L'EFFETTO DOPPLER RELATIVISTICO E QUELLO GRAVITA- ZIONALE PERMETTONO DI COLEGARE: Ecografia Doppler Spostamento verso il rosso Espansione dell'universo

Effetto Doppler (III) Sorgent e ferma Un osservatore che va incontro alla sorgente con velocità v 0, in 1 secondo percorre una distanza intercetta altri v 0 *(1s) e intercetta in più altri v 0 *(1s) /l fronti d'onda. Percepisce una frequenza aumentata: f eff =f+ v 0 /l Se invece si allontana, perderà v 0 /l fronti d'onda, percependo una frequenaza diminuita: f eff =f- v 0 /l Se anche la sorgente è in movimento l va sostituita con la l eff ottenuta per il caso della sorgente in moto

Onda d'urto Se la velocità della sorgente è maggiore della velocità del suono non ci sono fronti d'onda davanti alla sorgente I fronti d'onda si schiacciano sulla superficie di un cono. L'angolo di aperura di apertura del cono detto angolo di Mach è: Quando la superficie del cono ci raggiunge sentiamo il Bang supersonico