Che cos'è un'onda elastica?
Un'onda elastica generalmente viaggia attraverso un materiale o fluido, o sulla sua superficie, senza causare cambiamenti strutturali o fisici permanenti. È in genere identificato da una distorsione o spostamento. Le onde che si propagano attraverso l'acqua, il suono che si muove attraverso l'aria, così come l'energia che si muove attraverso materiali solidi come la Terra sono spesso descritti come onde elastiche. La propagazione può essere analizzata matematicamente, mentre l'altezza, la lunghezza e il tempo di un'onda elastica possono essere visualizzati usando un grafico. Speciali telecamere a ultrasuoni possono anche immaginare il movimento su una superficie solida come un foglio di metallo o di carta.
Se un sassolino o un altro oggetto viene fatto cadere nell'acqua, le increspature di solito si spostano in tutte le direzioni. Questi possono essere visti come un anello circolare dall'alto o osservati sulla superficie mentre la superficie si muove su e giù. La misurazione di un'onda elastica può essere ottenuta rappresentando graficamente l'altezza da un punto di riferimento, come la normale superficie dell'acqua. L'altezza della linea curva si chiama ampiezza, che può estendersi sopra la linea di superficie e anche al di sotto di essa. Questo è tipicamente un ciclo nel movimento dell'onda.
Le onde elastiche in genere hanno picchi e depressioni. Da un picco all'altro, così come da un trogolo all'altro, c'è un ciclo chiamato ampiezza. Se l'onda elastica viene confrontata con il tempo anziché con la distanza, questa misurazione riguarda il periodo dell'onda. La divisione della lunghezza d'onda per il periodo in un'equazione d'onda fornisce in genere un valore per la velocità dell'onda.
Un'onda acustica viaggia spesso in modo simile, attraverso l'aria, l'acqua o un materiale solido. Il periodo di un'onda sonora è chiamato la sua frequenza; viene in genere misurato in unità chiamate hertz se il tempo di percorrenza è misurato in secondi. I calcoli matematici generalmente diventano più complessi quando un'onda elastica viene analizzata attraverso un materiale solido. Le proprietà geometriche di cilindri e tubi stratificati, ad esempio, così come la densità, la durezza e la forma degli oggetti sono spesso prese in considerazione. Questi dati sono in genere analizzati e registrati dagli ingegneri per oggetti come gusci di alluminio e vari componenti meccanici.
Oltre a utilizzare la matematica e la modellizzazione computerizzata, è possibile visualizzare anche un'onda elastica mediante laser e rilevatori a ultrasuoni. Gli esperimenti hanno utilizzato videocamere per l'immagine delle vibrazioni della superficie e per analizzare le proprietà elastiche di vari materiali. Su una lastra di metallo, ad esempio, tale immagine può apparire simile alle increspature in uno stagno. Materiali diversi possono mostrare schemi di propagazione separati, mentre ogni tipo può trasmettere un'onda elastica in modo diverso sotto stress.