TEORIA DELLE ONDE Flashcards
(99 cards)
1
Q
Cos’è un’onda?
A
È un fenomeno attraverso il quale si propaga energia senza trasporto di materia.
2
Q
Esempi di onde?
A
Onde del mare, suono, luce.
3
Q
Come si classificano le onde?
A
In onde materiali (elastiche) e onde elettromagnetiche.
4
Q
Dove si propagano le onde materiali?
A
Solo nei mezzi materiali: solidi, liquidi e gas.
5
Q
Esempi di onde materiali?
A
Onde sonore, onde del mare, onde sismiche.
6
Q
Dove si propagano le onde elettromagnetiche?
A
Sia nel vuoto che nella materia.
7
Q
Esempi di onde elettromagnetiche?
A
Luce, onde radio, microonde, raggi infrarossi (IR), raggi ultravioletti (UV), raggi X, raggi gamma.
8
Q
A quale velocità viaggiano le onde elettromagnetiche nel vuoto?
A
c=3×10^8m/s
9
Q
Quali sono i due tipi principali di fenomeni elettrici?
A
Elettrostatica e elettrodinamica.
10
Q
Esempi di elettrostatica?
A
Fulmini, prendere la scossa.
11
Q
Cos’è l’elettrodinamica?
A
Studio della corrente elettrica.
12
Q
Cosa sono i fenomeni magnetici?
A
Fenomeni legati ai magneti, calamite, bussola.
13
Q
I magneti attirano quali materiali?
A
Il ferro.
14
Q
Formula per convertire °C in Kelvin?
A
K=°C+273
15
Q
Formula per convertire °C in °F?
A
tc/100=(tF-32)/180
16
Q
Unità di misura dell’energia nel Sistema Internazionale?
A
Joule (J)
17
Q
Quante Joule vale 1 caloria?
A
1cal=4,186J
18
Q
Formula della potenza?
A
P= L/t → Potenza = Lavoro diviso tempo
19
Q
Unità di misura della potenza?
A
Watt (W)
20
Q
Cos’è 1 kilowattora (kWh)?
A
L’energia consumata da un apparecchio da 1000 W in 1 ora.
21
Q
Quanti Joule sono 1 kWh?
A
1kWh=3,6×10^6 J
22
Q
Cosa sono le onde acustiche?
A
Sono onde meccaniche (materiali) che si propagano solo nei mezzi materiali (solidi, liquidi, gas) attraverso compressioni e rarefazioni delle particelle.
23
Q
Le onde sonore si propagano nel vuoto?
A
No, non si propagano nel vuoto perché hanno bisogno di un mezzo materiale.
24
Q
Che tipo di onda è il suono?
A
È un’onda longitudinale, in cui le particelle oscillano nella stessa direzione della propagazione.
25
Qual è la velocità del suono nell’aria?
Circa 340 m/s in condizioni standard di temperatura e pressione.
26
Qual è l'intervallo di frequenze udibili per l’uomo?
Dai 16–20 Hz fino ai 20.000 Hz.
<16 Hz: infrasuoni
20.000 Hz: ultrasuoni
27
Cosa si intende per “elettricità” in fisica?
È un termine generico. In fisica si distingue tra elettrostatica (cariche ferme) ed elettrodinamica (cariche in movimento).
28
Cos’è l’elettrostatica?
È lo studio delle cariche elettriche ferme, come nel caso dell’attrazione tra oggetti strofinati o nei fulmini.
29
Cos’è l’elettrodinamica?
È lo studio della corrente elettrica, cioè del movimento ordinato delle cariche elettriche.
30
Cos’è la corrente elettrica?
È un flusso ordinato di cariche in movimento, misurato in Ampere (A).
31
In che unità si misura la corrente elettrica?
In Ampere (A).
32
Cosa sono le sostanze ferromagnetiche?
Materiali attratti dai magneti che possono diventare magneti permanenti. Esempi: ferro, nichel, cobalto e alcune terre rare.
33
Quali sono due esempi di magneti naturali e artificiali?
Naturale: magnetite (ossido di ferro, detta “pietra di Magnesia”)
Artificiale: acciaio magnetizzato
34
Chi fu Talete di Mileto e cosa scoprì?
Filosofo greco (VI sec. a.C.). Osservò che strofinando l’ambra su un panno, essa attirava oggetti → prima osservazione dell’elettricità statica.
35
Chi era Benjamin Franklin e cosa inventò?
Scienziato e politico americano. Inventò il parafulmine, distinse tra carica positiva e negativa, partecipò alla Rivoluzione Americana.
36
Secondo Franklin, come si caricano vetro e ambra strofinati?
Vetro: carica positiva (perde elettroni)
Ambra: carica negativa (acquista elettroni)
37
Che tipo di onde sono le onde elettromagnetiche?
Onde che non hanno bisogno di un mezzo materiale, si propagano anche nel vuoto.
38
Cosa accade alla materia durante il passaggio di un’onda?
La materia oscilla attorno alla sua posizione di equilibrio, non si sposta.
39
Esempio che dimostra che l’onda non trasporta materia?
Una boa in acqua sale e scende ma non si muove orizzontalmente.
40
Cos’è un’onda trasversale?
Un’onda in cui le particelle oscillano perpendicolarmente alla direzione di propagazione.
41
Esempi di onde trasversali?
Onde elettromagnetiche, onde sulla superficie dell’acqua, onde su una corda.
42
Perché la superficie di un liquido può comportarsi come un solido?
A causa della tensione superficiale.
43
Cos’è un’onda longitudinale?
Un’onda in cui le particelle oscillano nella stessa direzione della propagazione.
44
Esempi di onde longitudinali?
Onde sonore, onde sismiche longitudinali (P), onde nei fluidi e solidi.
45
Quali sono i tre modi di propagazione del calore?
1. Conduzione
2. Convezione
3. Irraggiamento
46
Cos’è la conduzione?
Trasferimento di calore da particella a particella, tipico dei solidi.
47
Cos’è la convezione?
Trasferimento con movimento di massa, tipico dei fluidi.
48
Cos’è l’irraggiamento?
Trasferimento mediante onde elettromagnetiche, anche nel vuoto.
49
A cosa servono le onde sismiche in geologia?
A studiare la struttura interna della Terra.
50
Qual è il raggio approssimativo della Terra?
Circa 6.280 km.
51
Cos’è un moto armonico?
Un moto oscillatorio regolare, tipico delle onde.
52
Quando un moto è armonico?
Quando è la proiezione di un moto circolare uniforme su un asse.
53
Formula del moto armonico?
x=rcos(ωt)
54
Cosa rappresentano x=rcos(ωt)?
r: ampiezza
ω: pulsazione (velocità angolare)
t: tempo
55
Quali sono i due tipi principali di onde?
Longitudinali → perturbazione parallela alla direzione di propagazione.
Trasversali → perturbazione perpendicolare alla direzione di propagazione.
56
Esempio di onda longitudinale:
Il suono.
57
Esempio di onda trasversale:
Le onde del mare.
58
Cos’è una vibrazione regolare e periodica?
È un suono.
59
Cos’è una vibrazione irregolare e non periodica?
È un rumore.
60
Cosa sono gli infrasuoni?
Onde con frequenza < 20 Hz (non udibili).
61
Cosa sono gli ultrasuoni?
Onde con frequenza > 20.000 Hz (non udibili).
62
Formula del periodo (T) di un’onda:
T=1/f
63
Unità di misura della frequenza:
Hertz (Hz)
64
Formula del moto armonico con seno:
Se il moto parte dall'origine:
x(t)=Asin(ωt)
65
Formula del moto armonico con coseno:
Se il moto parte dalla massima elongazione:
x(t)=Acos(ωt)
66
Dominio e codominio della funzione seno/coseno:
Dominio:
𝑅
Codominio:
[−1,1]
67
Periodo di seno e coseno:
2π
68
Cos'è un'onda armonica?
È un'onda prodotta da una sorgente che si muove di moto armonico e descritta da una funzione seno o coseno.
69
Qual è l'equazione dell'onda per una sorgente che oscilla nel tempo?
y=Asin(ωt)
70
Qual è l'equazione dell'onda che si propaga nello spazio e nel tempo?
y(x,t)=Asin(kx−ωt)
71
Cosa rappresenta il simbolo 𝐴 nell'equazione dell'onda?
L'ampiezza, cioè la massima elongazione dell'onda.
72
Cosa rappresenta 𝜔 (omega)?
La pulsazione angolare dell'onda, legata alla frequenza.
73
Cosa rappresenta 𝑘 nell'equazione dell’onda?
Il numero d’onda:
𝑘=2𝜋/𝜆
74
Come si definisce la lunghezza d’onda 𝜆?
È la distanza tra due punti in fase, ad esempio tra due creste.
75
Cos'è la velocità di propagazione di un’onda?
È la velocità con cui si sposta l’onda:
𝑣=𝜆𝑓
76
Che tipo di moto compie un punto P su un’onda trasversale?
Un moto armonico perpendicolare alla direzione di propagazione.
77
In cosa differiscono seno e coseno nel moto armonico?
Sono traslati di 90°; si usano in base alla fase iniziale.
78
Qual è la relazione tra periodo e frequenza?
f= 1/T, dove 𝑓 è la frequenza e 𝑇 il periodo.
79
Cos’è la lunghezza d’onda?
È la distanza percorsa da un’onda in un periodo 𝑇, oppure la distanza tra due creste consecutive.
80
Formula della lunghezza d’onda
𝜆=𝑣⋅𝑇
81
Relazione tra velocità, frequenza e lunghezza d’onda
v=λ⋅f
82
Come sono legate lunghezza d’onda e frequenza a velocità costante?
Sono inversamente proporzionali: se f aumenta, λ diminuisce.
83
Cosa succede alla velocità dell’onda se cambia il mezzo?
La velocità cambia: dipende dalle caratteristiche del mezzo.
84
Cosa significa “in fase”?
Due punti sono in fase se oscillano insieme, cioè raggiungono i massimi e i minimi contemporaneamente.
85
Qual è la distanza minima tra due punti in fase?
Una lunghezza d’onda 𝜆
86
Cos’è lo sfasamento angolare tra due punti separati da 𝜆?
È di 2π radianti.
87
Cosa significa se due punti sono sfasati di λ/2?
Sono in opposizione di fase.
88
Cos’è la pulsazione angolare ω?
ω=2πf
89
Le onde armoniche sono periodiche?
Sì, sono periodiche sia nel tempo che nello spazio.
90
Qual è la relazione tra velocità, lunghezza d’onda e frequenza?
v=λ⋅f, dove:
v è la velocità dell’onda,
λ è la lunghezza d’onda,
f è la frequenza.
91
Da cosa dipende la frequenza di un’onda?
La frequenza è una caratteristica intrinseca dell’onda, indipendente dal mezzo.
92
Cosa rappresenta la lunghezza d’onda λ?
È la distanza percorsa dall’onda in un periodo; corrisponde alla distanza tra due creste o due ventri consecutivi.
93
Quali sono le unità di misura tipiche per la lunghezza d’onda?
Metri (m), micrometri (µm) e Ångström (Å), dove:
1 Å = 10^-10 m
94
Cos’è il tono di un suono?
È la percezione dell’altezza del suono, dipende dalla frequenza: più alta è la frequenza, più acuto è il tono.
95
Da cosa dipende l’intensità (volume) di un suono?
Dall’ampiezza dell’onda: ampiezza maggiore → suono più forte; ampiezza minore → suono più debole.
96
Cos’è il timbro di un suono?
È la caratteristica che distingue due suoni con stessa frequenza e intensità ma provenienti da sorgenti diverse (es. violino vs flauto).
97
Che frequenza ha il suono prodotto da un diapason standard?
440 Hz, corrispondente alla nota LA.
98
Cos’è la risonanza acustica?
Fenomeno in cui un sistema vibra fortemente se eccitato con una frequenza uguale alla sua frequenza naturale di vibrazione.
99
Quali sono le caratteristiche matematiche principali di un’onda sonora?
Frequenza
Ampiezza
Forma dell’onda (sinusoidale, quadra, triangolare...)
