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Le onde possono avere due forme fondamentali: trasversale, con movimento verticale e longitudinale, oppure compressione del materiale. Le onde trasversali sono come le onde del mare o le vibrazioni sulla corda di un pianoforte: puoi vedere facilmente il loro movimento. Le onde di compressione, al confronto, sono strati alternati invisibili di molecole compresse e rarefatte. Le onde sonore e d'urto si propagano in questo modo.
Onde meccaniche
Le onde di compressione possono propagarsi attraverso qualche tipo di mezzo materiale, come aria, acqua o acciaio. Il vuoto non può trasportare le onde di compressione, poiché non vi è alcuna sostanza per condurre l'energia. La dipendenza dal mezzo significa che sono onde meccaniche e il mezzo determina la sua velocità. La velocità del suono nell'aria, ad esempio, è di 346 m al secondo. Un materiale denso come l'acciaio conduce il suono a 6.100 m al secondo.
Onde di compressione
Se potessi vedere un'onda di compressione che si muove nell'aria, vedresti un'area di molecole compresse nella direzione da cui l'onda si sta propagando. Le molecole sono sempre più rarefatte dopo un punto di massima compressione, fino a vedere un'area di pressione inferiore con meno molecole d'aria. L'aria diventa progressivamente più densa dopo quel punto, fino a raggiungere nuovamente la massima compressione. La distanza tra la compressione massima e i punti di rarefazione è una lunghezza d'onda. All'aumentare della frequenza di un'onda, la sua lunghezza diminuisce.
Interferenza
Due o più onde, che attraversano lo stesso punto in un mezzo, interferiscono tra loro. Puoi vedere questo effetto lanciando due pietre in un lago con acqua ferma; le onde si allargano e si sovrappongono. Lo stesso vale con le onde di compressione. Se un punto di compressione incontra un punto di rarefazione, i due si annullano a vicenda. Se due punti di compressione si incontrano, si rafforzano a vicenda, creando un punto con il doppio della pressione.
Onde d'urto
Un getto che si muove nell'aria più velocemente della velocità del suono produce un'esplosione sonora. Mentre il getto avanza, le molecole d'aria "si accumulano" di fronte ad esso, come la terra davanti a un escavatore. Gli strati d'aria compressa e rarefatta non si muovono in modo rettilineo, come con il suono. L'onda d'urto forma un cono con la punta davanti al getto e le onde di compressione si muovono all'indietro in cerchi crescenti.
