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Onde E Oscillazioni



Le oscillazioni e le onde sono ovunque intorno a noi, sebbene questo non accada sempre in modo evidente come con le onde del mare o con una corda libera di vibrare. Esse sono parte integrante dei meccanismi che regolano l'Universo fino agli ordini di grandezza più estremi. Attraverso le onde percepiamo suoni e colori, consentono di trasmettere informazione in un mezzo e, più in generale, rappresentano il modo in cui l'energia si propaga nello spazio. Videolezione "Studio di funzione: il procedimento" const isRelatedVideo = 1; In generale, un'oscillazione avviene quando un sistema che si trovava in equilibrio stabile viene perturbato da una forza. Caratteristica distintiva delle oscillazioni è la periodicità, vale a dire la caratteristica per cui la perturbazione si ripete in intervalli di tempo regolari. Il classico esempio di oscillazione, spesso riportato nei libri, è il pendolo, che cambia il suo stato di moto periodicamente e continuamente trasformando la propria energia cinetica in energia potenziale e viceversa a seconda della posizione del grave. Nonostante l'ampiezza di oscillazione di un pendolo reale si riduca col passare del tempo, con ottima approssimazione esso impiegherà sempre lo stesso tempo per percorrere lo spazio tra le estremità del suo moto. Questo tempo costante viene detto periodo ed è solitamente espresso con il simbolo T.




Onde e oscillazioni



Si possono fare altri semplici esempi di oscillazione che da una parte condividono le stesse caratteristiche del pendolo e dall'altra ce ne mostrino altre ancora. Pizzicare una corda tesa o una corda di chitarra, per esempio, produce un'oscillazione che si ripercuote su tutta la corda. Come ci è noto dall'esperienza comune, l'ampiezza maggiore dell'oscillazione sarà localizzata nel punto in cui è stata pizzicata. Anche qui la corda oscillerà tra i due estremi sempre nello stesso intervallo di tempo. In questo caso la forza che condiziona la corda a tornare al punto di equilibrio è la sua tensione elastica, anziché la gravità come accadeva nel caso del pendolo. Quando vengono usate corde particolari come quelle degli strumenti musicali, possiamo percepirne l'oscillazione attraverso l'udito. Ciò accade perché essa si trasmette all'aria circostante raggiunge i timpani delle nostre orecchie provocando la sensazione uditiva. Il suono trasmesso ci permette di distinguere con i nostri sensi un'altra caratteristiche fondamentale delle oscillazioni: la frequenza, solitamente espressa con il simbolo $\nu$.


Abbiamo detto che l'oscillazione viene definita come una variazione periodica di stato di moto intorno a un punto di equilibrio, ma cosa ne è stato delle onde? Nel parlare di oscillazioni e onde si possono spesso fare equivoci perché la differenza tra i due concetti è molto sottile ma importantissima. Spesso parliamo delle onde che si formano in una vasca piena di liquido quando vi viene gettato un sasso o una goccia d'acqua. Sappiamo bene che si formano delle onde circolari e concentriche che si estendono attorno al punto in cui è avvenuta la perturbazione. Queste onde sono il risultato di un improvviso mutamento. Quando il sasso affonda, sposta dell'acqua verso il basso. Il liquido essendo incomprimibile è costretto ad abbassarsi


Le onde quindi costituiscono a volte il metodo di propagazione dell'energia attraverso un mezzo fisico non necessariamente materiale (costituito nel caso del nostro esempio dal liquido della vasca).


Benché non si possa notare a occhio nudo, anche i solidi trasmettono le perturbazioni attraverso le onde. A differenza dei liquidi però i legami tra i costituenti del solido sono molto più forti e organizzati e l'energia dell'urto si trasmette molto più velocemente, ma comunque sotto forma di onde.


Abbiamo quindi visto come le oscillazioni della materia (solida, liquida o aeriforme che sia) producano le onde ma ci siamo anche resi conto di come spesso sia vero il viceversa: un'onda, ovvero uno dei modi in cui l'energia puà essere propagata in un mezzo, produce oscillazioni.


A seconda della lunghezza d&#8217onda le onde elettromagnetiche presentano energie differenti manifestandosi differentemente, in particolare i sistemi per generarle sono differenti e conseguenza di ciò anche i fenomeni naturali nel cielo che le generano sono assai differenti e riguardano differenti classi di astri.


Consideriamo il grafico qui riportato, si tratta di una semplice schematizzazione di tutto lo spettro elettromagnetico, cioè è riportato in esso ogni tipo di onda elettromagnetica esistente in funzione dell&#8217energia, proprio come apparirebbe dopo essere sparsa a ventaglio dopo il passaggio attraverso un mezzo dispersivo (prisma di vetro, reticolo di diffrazione). Come si vede la lunghezza d&#8217onda decresce al crescere dell&#8217energia e di conseguenza cambiano le manifestazioni delle onde elettromagnetiche.


A basse energie abbiamo le onde radio che possono variare da lunghezze d&#8217onda delle dimensioni di una città fino alle dimensioni di una persona, ad esempio una radio che trasmette a 100 MHz presenta una lunghezza d&#8217onda di 33 cm, esse vengono usate per la comunicazione, possono essere emesse per mezzo di un campo elettrico oscillante su un&#8217antenna.


Le microonde invece hanno le dimensioni di una capocchia di spillo, vengono emesse con circuiti elettrici chiamati Claystron e Magnetron, il loro utilizzo è legato all&#8217aviazione civile e militare con i Radar e ai forni a microonde per cucinare cibi.


Da entrambi i punti di vista si vede che ad un maggiore valore della pulsazione corrisponde un moto oscillatorio più rapido. Ecco uno schemino utile per evitare di fare confusione tra periodo, frequenza e pulsazione.


Le onde Delta (0,5-4 Hz) e Theta (4-8Hz), registrate a livello frontale e centrale, si osservano normalmente quando si è in uno stato di sonnolenza e nelle fasi iniziali del sonno, mentre se presenti durante lo stato di veglia possono essere indicative di disfunzione cerebrale.


Infine, le onde Gamma (30-50Hz) sono onde molto veloci e, per questo, a causa della loro ridotta ampiezza, non sono facili da registrare. Individuate in epoca più recente rispetto alle altre onde, sono ad oggi conosciute in maniera meno approfondita ed emergono, principalmente, in momenti di profonda concentrazione e di massima performance, fisica o mentale, oltre che durante esperienze mistiche e trascendentali. 041b061a72


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