I fenomeni ondulatori accomunano moltissimi ambiti della scienza, anche negli ambiti più superficiali. Nelle scienze della terra sono alla base dell’attività del nostro pianeta e dei fenomeni sismici, nella matematica troviamo le funzioni goniometriche seno e coseno, mentre nella fisica sono componente fondamentale del moto armonico come dell’elettromagnetismo. Dunque è essenziale conoscere nel dettaglio le caratteristiche delle onde, per comprendere così diversi aspetti del linguaggio della natura.
Layout e scelte stilistiche
Nel video viene presentato l’argomento, e in particolare si approfondisce come avviene il trasporto di energia in un’onda. In diverse parti del progetto vengono mostrate immagini inerenti al fenomeno o alla caratteristica considerata, sempre accompagnate da una spiegazione a voce. L’ambiente e il layout generale è stato organizzato e creato per simulare una vera e propria lezione, esaustiva e ricca di spunti di riflessione. Per facilitarne la comprensione, sono stati inseriti anche video di esperimenti esemplificativi, che si appoggiano proprio sulle informazioni mostrate nella spiegazione. Attraverso l’analisi e l’osservazione dei dati ottenuti è possibile rispondere con certezza riguardo a come avvenga il trasporto di energia nelle onde.
Contenuto e spiegazione
Le onde sono un fenomeno piuttosto comune in natura e sono generalmente definite come una perturbazione che, propagandosi, trasporta energia e quantità di moto, ma non materia. Sono distinte in due grandi categorie: le onde meccaniche, che necessitano di un mezzo di trasmissione (es. acqua, aria, terra) e onde elettromagnetiche, che si propagano nel vuoto (come le radiazioni solari).
Di ogni onda si possono distinguere: la sorgente, ovvero il luogo da dove ha origine la vibrazione, e il fronte d’onda, l’inseme dei punti equidistanti investiti da essa. Il fronte si muove con la stessa velocità di propagazione dell’onda ed è costituito dai punti più lontani dalla sorgente. Il fronte d’onda e la sua conformazione distingue le onde in tre categorie: onde piane (con fronte descritto da una retta), onde circolari (da una circonferenza) e onde sferiche (da una sfera).
1° esperimento
Attraverso una breve dimostrazione pratica, si possono osservare onde meccaniche generate in acqua perdere celermente la loro energia, e per dare spiegazione a ciò, si fa riferimento a una caratteristica fondamentale delle onde.
L’ampiezza (unità di misura metro) è definita come lo spostamento massimo di un punto dalla sua posizione di equilibrio, nel mezzo di propagazione dell’onda. L’energia trasportata da un’onda si lega a questa misura, proprio perché proporzionale al quadrato di essa. La potenza (o energia) distribuita sulla superficie del fronte d’onda, per unità di tempo, è definita intensità dell’onda ( ) ed è stata oggetto di osservazione del secondo esperimento.
2° esperimento
Con un microfono e una sorgente di onde sonore, in questo caso una chitarra, è stata registrata la stessa onda posizionando il microfono a diverse distanze (2, 4 e 7 metri). Successivamente sono state analizzate le registrazioni in un programma di gestione audio (Audacity) e dopo aver isolato ogni onda, se ne osserva la diminuzione progressiva dell’ampiezza all’aumentare della distanza.
L’energia trasportata risulta dunque essere minore con più ci si allontana dalla sorgente. Questo avviene perché l’energia si disperde sempre di più sul fronte d’onda in accrescimento, e ricordando la definizione d’ Intensità sonora ( ), quest’ultima grandezza tenderà a ridursi.
A oggi l’uomo è stato in grado di sfruttare a proprio vantaggio questa energia, trasportata soprattutto dalle onde meccaniche. Ciononostante siamo consapevoli dei rischi e della potenza che questi fenomeni possiedono. Un esempio sono le onde sismiche del nostro pianeta, cosi come i maremoti generati da esse, manifestazioni di potenza in grado di radere al suolo intere città. Ogni giorno ci troviamo circondati anche da onde elettromagnetiche: mentre guardiamo la televisione, ascoltiamo la radio, utilizziamo il microonde cosi come il nostro smartphone. Tuttavia le nuove frontiere di produzione di energia rinnovabile si basano proprio sull’utilizzo di ciò che la natura ha da offrirci gratuitamente. Attraverso le nuove tecnologie l’irradiazione elettromagnetica dei raggi solari, ci ha permesso in questi ultimi decenni di sfruttare al meglio l’energia e il calore fornito da essi, mentre all’orizzonte nascono nuove scoperte volte a migliorare il nostro futuro e quello della produzione energetica.
Bibliografia
https://online.scuola.zanichelli.it/
cap. : Le onde e il suono; Le onde meccaniche; Le onde elettromagnetiche.
Sitografia
https://fisicaondemusica.unimore.it/
https://www.chimica-online.it/
Musica video: Ennio Morricone – Once upon a time in the West piano
PROGETTI PERCORSI 