Immagina di gettare un sasso in uno stagno. Vedi le onde che si espandono in cerchi — ma l'acqua non si sposta verso la riva. Si muove soltanto su e giù.
Questo è il principio fondamentale di tutte le onde: dal suono alla luce, dalle onde del mare alle vibrazioni di una corda.
Le onde si dividono in due grandi famiglie, a seconda di come vibra la materia rispetto alla direzione di propagazione.
La materia vibra perpendicolarmente alla direzione dell'onda.
Esempi: corda che vibra, onde sulla superficie dell'acqua, luce (onde EM)
La materia vibra nella stessa direzione dell'onda (avanti e indietro).
Esempi: suono, onde sismiche P, vibrazioni in un tubo
Sopra: onda trasversale (corda) — Sotto: onda longitudinale (suono). Le frecce indicano il moto delle particelle.
Ampiezza (A) è lo spostamento massimo dalla posizione di equilibrio.
L'ampiezza si misura in metri (m) per onde meccaniche, o in Pascal (Pa) per onde di pressione sonora.
La lunghezza d'onda λ è la distanza tra due punti identici consecutivi dell'onda — per esempio cresta a cresta o valle a valle.
La lunghezza d'onda del suono udibile nell'aria va da circa 1.7 cm (20 000 Hz) a 17 metri (20 Hz).
Le onde si propagano con una certa velocità v, che dipende dal mezzo attraversato, non dall'ampiezza o dalla frequenza.
velocità = lunghezza d'onda × frequenza
| Mezzo | Velocità suono (circa) |
|---|---|
| 🌬️ Aria (20°C) | 343 m/s |
| 💧 Acqua | 1480 m/s |
| 🪨 Acciaio | 5120 m/s |
Osserva come cambiare λ e f mantiene invariata la forma dell'onda ma ne modifica la velocità apparente.
Il suono non è un'onda trasversale come le onde dell'acqua. È un'onda longitudinale: le molecole d'aria si spostano avanti e indietro nella stessa direzione in cui viaggia il suono.
Le orecchie percepiscono queste variazioni di pressione e le trasmettono al cervello come suono.
Le proprietà fisiche di un'onda sonora corrispondono alle nostre percezioni: