fisica

Question 1

quali sono i modi con cui si può trasferire energia meccanica?

Answer 1

sono due: spostando i corpi e generando onde
in tutti i momenti della nostra vita siamo soggetti a ricevere onde; per esempio attraverso la vista e l’udito riceviamo segnali sotto forma di onde sonore e luminose

Question 2

che cos’è un’onda meccanica?

Answer 2

un’onda meccanica è la perturbazione della posizione delle particelle che si propaga trasportando energia e non materia

Question 3

quali sono le caratteristiche delle onde meccaniche?

Answer 3

le onde meccaniche si propagano in un mezzo materiale.
Le particelle del mezzo sono sotto poste a forze di richiamo, che tendono a riportarle nella loro posizione di equilibrio quando se ne allontanano.

Question 4

come si possono classificare le onde meccaniche?

Answer 4

le onde meccaniche possono essere trasversali o longitudinali: trasversali quando la loro direzione è perpendicolare a quella della propagazione dell’onda; longitudinale quando le particelle si muovono nella stessa direzione di propagazione dell’onda

Question 5

quali sono le onde che più vediamo di frequente?

Answer 5

Le onde che vediamo più di frequente sono le onde sulla superficie libera dei liquidi, ovvero le onde di gravità (chiamate così perché le particelle tendono a ritornare all’equilibrio per effetto della forza gravitazionale). Queste onde sono sottoposte moti complessi; questo perché i liquidi sono incomprimibili: le porzioni di liquido investite dall’onda non cambiano il loro volume e quindi si devono muovere lungo traiettorie non rettilinee.
In prossimità della superficie queste traiettorie sono circonferenze: ogni particella di liquido ritorna nel punto in cui era prima dell’arrivo dell’onda.
Quando le onde si avvicinano alla costa, la profondità del mare diminuisce e il moto delle particelle diventa molto più complesso perché viene influenzato dagli attriti con il fondale. Le particelle d’acqua oscillano sul fondale e creano le ondine di sabbia che si formano in prossimità delle spiagge.
Le parti più alte delle onde si muovono con velocità maggiore delle altre, con il risultato che le onde si «rompono» e si trasformano nelle onde spumeggianti che vediamo vicino alle coste

Question 6

quali sono le onde periodiche?

Answer 6

Le onde periodiche sono quelle generate da una sorgente che compie un moto periodico; tutte le particelle del mezzo oscillano attorno a una posizione di equilibrio con un moto periodico

Question 7

cosa si intende per effetto doppler?

Answer 7

l’effetto doppler afferma che la sorgente e l’osservatore hanno velocità diverse rispetto al
mezzo in cui si propaga il suono: se la frequenza è maggiore, allora il suono sarà più acuto e significa che è vicino; se la frequenza è minore, significa che il suono è grave ed è lontano.
Se la sorgente si allontana: l’osservatore fermo rispetto alla sorgente percepisce un suono di frequenza (f1) uguale alla velocità con cui la frequenza si propaga nell’aria (u), fratto u più la velocità della sorgente in moto che emette la frequenza (vs) per il suono di frequenza emessa (f); se invece la sorgente si avvicina: f1 sarà uguale a u fratto u meno vs per f

Question 8

come si misura la nostra sensazione del volume del suono?

Answer 8

la grandezza che misura la nostra sensazione del volume di un suono è il livello di intensità sonora. L’unità di misura è il decibel (DB)

Question 9

da cosa è fornita l’energia trasportata dall’onda?

Answer 9

dalla sorgente. L’intensità dell’onda (I) è uguale al rapporto fra l’area del fronte d’onda (A) e la potenza della sorgente (Ps)

Question 10

cos’è un’onda sferica?

Answer 10

Un’onda sferica è un’onda generata da una sorgente che emette una potenza costante in modo uniforme in tutte le direzioni, di cui tutti i fronti sono superfici sferiche

Question 11

come si calcola l’intensità di un’onda?

Answer 11

l’intensità di un’onda (I) è pari all’energia che passa attraverso A (E) fratto l’area della sezione perpendicolare alla direzione di propagazione dell’onda (A) per delta t, quindi l’intervallo di tempo in cui passa E. I si misura in watt fratto metri al secondo. Possiamo indicare con P = E/delta t la potenza trasportata dall’onda attraverso A, quindi I=P/A

Question 12

cos’è l’intensità di un’onda?

Answer 12

L’intensità di un’onda misura il flusso di energia che un’onda propaga in un mezzo

Question 13

cosa significa ‘suono puro’?

Answer 13

Un suono puro è un’onda sonora armonica, caratterizzata da una sola frequenza

Question 14

cosa si intende per ‘onde armoniche’?

Answer 14

le onde armoniche sono la sovrapposizione di onde sonore armoniche con frequenze diverse, multiple della frequenza fondamentale

Question 15

cos’è il timbro?

Answer 15

il timbro è dovuto alla presenza delle armoniche che si sovrappongono per dare luogo all’onda sonora che percepiamo

Question 16

che caratteristiche ha la sensazione sonora?

Answer 16

Distinguiamo due caratteristiche della sensazione sonora: altezza e timbro. Ciascuna
di esse è legata a proprietà fisiche delle onde sonore
Onda sonora non periodica: rumore.
Onda sonora periodica: suono

Question 17

altezza e frequenza

Answer 17

Quando diciamo che un suono è acuto o grave ci riferiamo alla sua altezza: dipende dalla frequenza dell’onda sonora: un suono è tanto più acuto quanto più la sua frequenza è elevata ed è tanto più grave quanto più la sua frequenza è bassa.
In condizioni ottimali, una persona percepisce suoni con frequenze comprese fra 20 Hz e 20 kHz.
Infrasuoni: onde sonore con frequenze minori di 20 Hz
Ultrasuoni: frequenze maggiori di 20 kHz

Question 18

cos’è l’eco?

Answer 18

L’eco è un fenomeno che si verifica quando un’onda sonora colpisce un ostacolo e viene in parte riflesso.
Un ascoltatore vicino alla fonte del suono (sorgente) è raggiunto prima dall’onda diretta proveniente dalla sorgente e poi dall’onda riflessa
Ostacolo: dista L dalla sorgente
Suono: si propaga a velocità v
intervallo di tempo (∆t) intercorre fra l’emissione del suono e la ricezione del suono riflesso; quindi delta t è uguale al rapporto fra 2L e v. Il nostro orecchio percepisce come distinti due suoni che arrivano con un intervallo di almeno un decimo di secondo (0,1s).
Se l’ostacolo è troppo vicino, non sentiamo due suoni distinti ma un suono che rimbomba.
La distanza minima per percepire l’eco è circa 20 m.

Question 19

cosa sono le onde sonore?

Answer 19

Le onde sonore sono onde che si propagano nell’aria. Sono generate da una sorgente che vibra e produce una perturbazione che si propaga in un mezzo elastico; se la sorgente vibra con moto armonico, l’onda sonora che si produce si dice onda armonica

Question 20

quali sono le caratteristiche di un’onda sonora?

Answer 20

Se prendiamo come esempio di sorgente sonora un cono di un altoparlante che vibra lungo la direzione x:
• Le molecole d’aria spinte dal cono vanno ad addensarsi davanti a esso, creando una zona in cui la pressione è leggermente maggiore di quella circostante.
• Le molecole presenti in questa zona si allontanano da essa muovendosi verso le regioni vicine, dove la pressione è minore.
• Aria: si propagano regioni di addensamento e rarefazione in cui la pressione è rispettivamente maggiore e minore di quella circostante > si propaga così un’onda sonora lungo la direzione x

Question 21

cosa s’intende per ‘diffrazione’?

Answer 21

La diffrazione consiste nella deviazione di un’onda dalla direzione di propagazione originaria attorno a un ostacolo o attraverso un foro; un’onda subisce una diffrazione consistente quando incide su un ostacolo o attraversa un foro con dimensioni circa uguali o minori della sua lunghezza d’onda

Question 22

cos’è un’interferenza?

Answer 22

si parla di interferenza quando due o più onde della stessa natura attraversano la stessa regione nello stesso istante. L’interferenza può essere costruttiva, quando le perturbazioni hanno lo stesso effetto (quindi l’ampiezza dell’onda risultante è maggiore di quelle delle singole onde), o distruttiva, quando le perturbazioni hanno effetti opposti.

Question 23

il principio di sovrapposizione

Answer 23

il principio di sovrapposizione vale per qualunque tipo di onda e afferma che nella regione in cui si sovrappongono due o più onde, la perturbazione totale è la somma delle perturbazioni che ciascuna di esse produrrebbe da sola. L’interferenza è una conseguenza di questo principio.

Question 24

con cosa si misurano le onde sull’acqua?

Answer 24

con un dispositivo detto ondoscopio: bacinella in cui due punte vengono mosse su e giù con la stessa frequenza sulla superficie dell’acqua e diventano così sorgenti di onde
• Fronti d’onda: insieme di punti del mezzo che hanno la stessa posizione in ogni istante
• Le onde generate dalle due punte si sovrappongono su tutta la superficie dell’acqua e formano configurazioni stabili.
• Creste (linee continue): due creste = interferenza costruttiva
• Ventre (linee tratteggiate): due ventri = interferenza costruttiva

Question 25

la riflessione

Answer 25

Consideriamo una corda fissata a un’estremità, libera all’altra estremità e tenuta tesa.
Impulso: rapido movimento su-giù dell’estremo libero
- Arriva all’estremo fisso: esercita una forza verso l’alto contro il gancio con cui la corda è fissata.
- Per reazione, il gancio esercita una forza uguale e opposta: impulso riflesso invertito > si propaga in verso opposto a quello dell’impulso incidente

Question 26

la velocità di propagazione di un’onda

Answer 26

la velocità di propagazione di un’onda si ottiene dal rapporto tra spazio percorso λ e tempo impiegato T; In termini della frequenza, la velocità di propagazione dell’onda è v=λf
A parità di velocità di propagazione dell’onda:
• se f aumenta, λ diminuisce
• se f diminuisce, λ aumenta

Question 27

cos’è la frequenza?

Answer 27

la frequenza di un’onda è il numero di oscillazioni al secondo che compie una qualunque particella del mezzo; la frequenza si misura in Hz: 1 Hz equivale a un’oscillazione al secondo

Question 28

la legge oraria di una particella

Answer 28

la legge oraria di una particella corrisponde alla sua posizione verticale nel tempo quando è investita dall’onda

Question 29

immagina di fotografare un’onda trasversale, cosa ottieni?

Answer 29

ottengo la forma che l’onda ha in un’instante fissato:
le creste sono i punti in le particelle hanno il massimo spostamento verso l’alto; i ventri sono i punti dell’onda in cui le particelle hanno il massimo spostamento verso il basso
• l’ampiezza A dell’onda: massima distanza che una particella del mezzo raggiunge dalla sua posizione di equilibrio
• la lunghezza d’onda λ («lambda»): distanza fra due punti identici e successivi dell’onda. Dopo una lunghezza uguale a λ, l’onda si ripete identica