Animazioni su onde e suono

Undici animazioni sulle onde: una perturbazione che viaggia portando energia ma non materia, la corda che riflette gli impulsi, le onde che si sommano e si annullano, le note di una corda e di una canna, i battimenti, la sirena che cambia tono passando, le frange di interferenza, un suono scomposto in armoniche, i decibel. Ognuna sta nella sua pagina: si apre, si muovono i cursori, e i numeri li calcola la scena.

Che cos’è un’onda Onde trasversali e longitudinali Una fila di particelle oscilla al passaggio dell’onda: in su e in giù (trasversale) o avanti e indietro (longitudinale). La forma avanza, le particelle no. Lunghezza d’onda, periodo e velocità La foto e la registrazione: λ e T La foto dell’onda mostra la lunghezza d’onda; la registrazione nel punto rosso mostra il periodo. Il loro rapporto è la velocità. La riflessione L’impulso sulla corda: estremo fisso ed estremo libero Un impulso corre lungo una corda e si riflette all’estremo: capovolto se l’estremo è fisso, dritto se è libero. La sovrapposizione Due impulsi che si incontrano: la sovrapposizione Due impulsi corrono uno contro l’altro: dove si incontrano si sommano, poi proseguono come se niente fosse. Le onde stazionarie Le onde stazionarie: le note di una corda Una corda di chitarra vibra con nodi fermi e ventri che oscillano: solo certe lunghezze d’onda ci stanno, e danno le armoniche. Le onde sonore in un tubo Le canne d’organo: aperte e chiuse L’aria in un tubo vibra in onde stazionarie: all’estremo aperto è libera, sul fondo chiuso è ferma. Da lì vengono le note. I battimenti I battimenti: due suoni quasi uguali Due note di frequenza vicina si sommano in un suono che pulsa: il volume cresce e cala tante volte al secondo quanta è la differenza delle frequenze. L’effetto Doppler L’effetto Doppler: la sirena che cambia tono Un’auto con la sirena emette fronti d’onda circolari: davanti si addensano, dietro si diradano. Oltre la velocità del suono formano il cono di Mach. L’interferenza L’interferenza di due sorgenti: le frange Due sorgenti uguali in una vasca d’acqua: le onde si rinforzano in certe direzioni e si cancellano in altre, lungo linee di calma. Armoniche e timbro Fourier: costruire un suono con le sinusoidi Sommando sinusoidi con frequenze multiple si costruiscono l’onda quadra, la triangolare e il dente di sega: più armoniche, più la forma è fedele. Intensità del suono e decibel Intensità sonora e decibel L’energia del suono si allarga su sfere sempre più grandi: l’intensità cala con il quadrato della distanza, e l’orecchio la sente in decibel.