Ona longitudinal

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Propagació d'una ona.
Propagació d'una ona.

En l'ona longitudinal la direcció del moviment de les partícules com a conseqüència les vibracions és paral·lela a la direcció de propagació de l'ona. Les ones longitudinals reben també el nom d'ones de pressió o ones de compressió.

La figura il·lustra el cas d'una ona sonora. Si imaginem un focus puntual generador del so, els fronts d'ona (en roig) es desplacen allunyant-se del focus, transmetent el so a través del mitjà de propagació, per exemple aire.

D'altra banda, cada partícula d'un front d'ona qualsevol oscil·la en direcció de la propagació, açò és, inicialment és espentada en la direcció de propagació per efecte de l'increment de pressió provocat pel focus, retornant a la seua posició anterior per efecte de la disminució de pressió provocada pel seu desplaçament. D'aquesta manera, les consecutives capes d'aire (fronts) es van espentant unes a unes altres transmetent el so.

Exemples[modifica | modifica el codi]

S’inclou en el concepte d’ona longitudinal: les ones de so (vibracions en la pressió, desplaçament de partícules i velocitat de les partícules propagada en un medi elàstic) i les ones sísmiques de tipus P (creades pels terratrèmols i explosions). En les ones longitudinals, el desplaçament del medi és paral·lel a la propagació de l’ona. Una ona que es propaga en la llargària d’una molla (Slinky toy), on la distància entre els bucles augmenta i disminueix, n’és una bona visualització. Les ones de so en l’aire són ones de pressió longitudinals.

Ones de so[modifica | modifica el codi]

En el cas de les ones de so longitudinals harmòniques, les relacions entre el desplaçament, el temps i la freqüència poden descriure’s amb la fórmula

on:

  • y  representa el desplaçament del punt en l’ona de so en moviment;
  • x  representa la distància que aquest punt ha recorregut des de la font de l’ona;
  • t   representa el temps transcorregut;
  • y0 representa l’amplitud de les oscil·lacions,
  • c  representa la velocitat de l’ona; i
  • ω  representa la freqüència angular de l’ona.

La quantitat x/c és el temps que triga l’ona a recórrer la distància x.

La freqüència ordinària de l’ona (f) és donada per:

La longitud d’ona, que es pot calcular com la relació entre la velocitat i la freqüència ordinària:

és la distància entre dos punts consecutius al llarg de l’eix de la propagació que presenten la mateixa pressió

Per les ones de so, l’amplitud de l’ona és la diferència entre la pressió de l’aire que no ha estat alterat i la màxima pressió causada per l’ona.

La velocitat de propagació del so depèn del tipus, temperatura i composició del medi a través del qual es propaga.

Ones de pressió[modifica | modifica el codi]

En un medi elàstic amb una determinada rigidesa, una oscil·lació harmònica d’una ona de pressió té la forma,

on:

  • y0 és l’amplitud del desplaçament,
  • k  és el nombre d’ona,
  • x és la distància al llarg de l’axis de propagació,
  • ω és la freqüència angular,
  • t és el temps, i
  • φ és la diferència de fase.

La força de restauració, que actua retornant el medi a la seva posició original, és donada pel mòdul de compressibilitat.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

A la primera imatge, imagineu-vos que l'ona no és oscil·latòria, sinó que l'ona va plana sobre la superfície.


A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Ona longitudinal Modifica l'enllaç a Wikidata