Re: Onde Acustiche e Onde Elettromagnetiche

From: dumbo <_cmass_at_tin.it>
Date: 2000/04/24

Ilaria <Skyily_at_freemail.it> scritto nell'articolo
<8dh3r1$4rv$1_at_lacerta.tiscalinet.it>...
>
> Quelle della corda sono le onde stazionarie se la corda � voncolata
> giusto?... cos�...t anto per ripassare un po' di fisica per comprendere
> meglio....

 S�

(premetto per chi � nuovo di questo thread che E vuol dire
elettrico, M magnetico, EM elettromagnetico, S sonoro,
T trasversale, L longitudinale )

> > Le onde EM sono sempre (sottolineo, sempre) di tipo T,
 
> Non credo possa generalizzarsi a tal punto....
> questo � vero solo per mezzi lineari...e soprattutto isotropi.... e,
> incidentalmente, omogenei...
> infatti... se consideri un mezzo chirale.... non � per nulla vero che
> l'onda sia T... ma il vettore campo elettrico ed il vettore campo
magnetico
> hanno un angolo differente dall'angolo retto con
> il vettore di propagazione...
> Mi sembra di aver verificato questo con le posizioni di Hengeta
>
Uh. Grazie per l'informazione. Non ho mai sentito nominare Hengeta,
e non sapevo che esistessero materiali nei quali le onde EM non
sono rigorosamente trasversali. Se puoi scrivermi qualche fonte
bibliografica su entrambi (Hengeta e le onde) te ne sar� grato.

> > mentre invece le onde S nei gas e nei liquidi sono sempre
> > di tipo L ;
>
> Anche le onde superficiali di un sasso in uno stagno?
> o in prossimit� di una fenditura su un ostacolo poggiato a pelo
d'acqua?...


Le onde superficiali in uno stagno sono T perch� avvengono
sulla superficie di separazione di due fluidi diversi (in questo
caso l'acqua e l'aria). Non sono considerate onde sonore.

> > Detto pi� concretamente: le onde EM sono come dice il nome
> > oscillazioni di campi elettrici ( E ) e magnetici ( M ) nel vuoto;
 
> Dove per oscillazioni si intende variazione nel tempo e
> nello spazio.... ma tali oscillazioni devono essere
> necessariamente rappresentate da funzioni sinusoidali o
> possono essere rappresentate anche da altre funzioni... ad
> esempio esponenziali a esponente reale?...

Anche da altre funzioni, magari complicatissime;
naturalmente puoi sempre considerarle una combinazione
di seni e coseni grazie al teorema di Fourier.

> > il campo E � sempre perpendicolare alla direzione di
> > propagazione (se l'onda viaggia da nord a sud, E vibra
> > da est a ovest )
>
> Torno a dire che ritengo che ci� possa dirsi solo nei mezzi molto molto
> ideali.... come vuoto o mezzi comunque isotropi ed omogenei... perch� per
> mezi che non siano tali, credo che si possa avvertire una probabile
> inflessione del vettore campo elettrico o vettore campo magnetico verso
> la retta di giacitura del vettore di propagazione....
> correggimi se le mie deduzioni non sono corrette. ;-)

Non posso esprimere opinioni su quello che dici per il semplice
fatto che cado dalle nuvole. Parli di deduzioni tue; vuoi dire che
hai dedotto questo comportamento risolvendo l'equazione d'onda
in mezzi non isotropi? Se � cos�, � chiaro che le tue deduzioni
sono corrette nella misura in cui sono corretti i tuoi calcoli.
>
> > La stessa cosa f� il campo M; insomma mentre l'onda v�
> > dritta in avanti, E ed M oscillano " di traverso "; da questa
> > oscillazione " di traverso " viene il nome " trasversale "
>
> Mi sembra di avere capito che i vettori campi elettrico e magnetico non
> possono avere componente diretta lungo la direzione di propagazione...
> mi sovviene ora un esempio pratico di un campo elettromagnetico che
> smentisce quanto detto....
> ... non ho le idee chiare... ma mi riferisco ai cosiddetti faci a sezione
> invariante....

Se tu non hai le idee chiare, figurati io, che non ho mai sentito
neanche nominare questo genere di fasci ! Se mi mandi
informazioni pi� precise a riguardo incider� il tuo nome nel
bronzo in segno di riconoscenza imperitura :-)

> > Invece, nelle onde S abbiamo particelle che vanno avanti e indietro
> > lungo la stessa linea in cui avviene lo spostamento dell'onda;
>
> Mi sembra di ricordare dall geografia astronomica che esistono onde in
cui
> le particelle si muovono ruotando lungo la direzione di propagazione... e
> queste?....

Ora che la mia ignoranza � smascherata davanti a tutto il NG,
cos'ho mai da perdere se spiattello la pura e semplice verit�?
E la verit� � questa: queste onde non sapevo neanche che
esistessero !

> inoltre se pizzichi una corda sottile tesa... le onde sonore
> suscitate non sono della stessa forma di quelle emesse
> da una distribuzione di correnti variabili nel tempo?...

Le vibrazioni della corda sono sicuramente trasversali,
le onde sonore che si propagano nell'aria circostante
sono sicuramente longitudinali.
Dopo intendi forse parlare di onde EM emesse da
correnti variabili? Credo di s�, perch� non mi risulta
che le correnti variabili generino onde sonore.
Credo che la risposta sia "dipende da come queste
correnti variano nel tempo"
Sono possibili infinite leggi di variazione e infinite onde EM
conseguenti. Comunque ci sar� sempre questa differenza
inevitabile: le S sono L e le EM sono T.
>
> Ed il principio di Huygens che vale sia per onde elastiche che per onde
> elettromagnetiche non lascia ipotizzate uno spostamento di qualche cosa
> (cosa se non � indispensabile in mezzo?) anche in direzione
> longitudinale?...
> voglio dire... cosa � che "sospinge" una variazione dei vettori campo
> elettrico e magnetico in una data direzione spaziale?... in un mezzo le
> particelle precedenti scambiano elasticamente energia con le particelle
> limitrofe e proporzionalmente alla loro "co-assialit�" con la loro
direzione
> di propagazione... ma, in assenza di mezzo, cosa giustifica la
propagazione
> dell'energia?...
>
Non credo sia possibile "spiegare" la propagazione
EM nel vuoto, se non dicendo che c'� una profonda
simmetria E - M, per cui la variazione nel tempo
di un campo E causa un campo M, il quale, variando
a sua volta (e deve variare, se non altro per il fatto che
prima non c'era e adesso c'�, e questa � gi� variazione)
genera un nuovo campo E, il quale variando a sua volta
ecc ecc, e questa catena � l'onda EM che si propaga.
Ogni campo � generato da quello che lo precede, e non
c'� bisogno di un mezzo. Per spiegare questa
generazione a catena bisognerebbe spiegare come mai
c'� questa simmetria E-M, cio� spiegare perch� le equazioni
di Maxwell sono simmetriche in E ed M. In particolare:
perch� c'� la corrente di spostamento? E' grazie a lei se
un E variabile genera un M; se non ci fosse corrente di
spostamento, non ci sarebbero onde EM. Ma sai bene
come Maxwell ha spiegato la corrente di spostamento:
unicamente con criteri estetici; "se non ci fosse" dice
Maxwell in sostanza, "le equazioni EM sarebbero
brutte, perch� non simmetriche in E ed M; quindi � pi�
probabile che ci sia".
Ha azzardato, e la storia gli ha dato ragione (la spiegazione
che si d� spesso, anche su ottimi testi come il Jackson,
e cio� che la corrente di spostamento deve essere
introdotta per salvare l'equazione di continuit�, non �
convincente; purtroppo non ricordo la bibliografia che
parla di questo fatto). Per� una motivazione estetica
non spiega gran che, poteva anche andargli male.
A Einstein per esempio � andata male, aveva eliminato
il termine lambda dalle sue equazioni gravitazionali perch�
non gli piaceva sul piano estetico, poi l'anno scorso le
osservazioni hanno mostrato che (a quanto pare)
lambda c'� davvero. Questo perch� la bellezza delle leggi
fisiche si trova spesso a un livello pi� profondo di quello che
pensiamo; a noi oggi le equazioni di Einstein col termine
lambda sembrano diventate "brutte" ma quando avremo una
teoria pi� ampia e profonda di quella di Einstein vedremo che,
grazie anche al termine lambda, questa nuova teoria sar�
ancora pi� bella e armoniosa della teoria di Einstein senza
lambda. Io almeno la penso cos�.

> Ho sentito parlare dell'esistenza di undici (o ventisette...
> non ricordo) dimensioni spaziali.... nessuno ne sa nulla?

Io so che qualcuno le considera come gli epicicli di Tolomeo...
 
> > Una seconda somiglianza � che le leggi della riflessione,
> > rifrazione, diffrazione (e interferenza) sono le stesse sia
> > per la luce che per il suono.
>
> Non immaginavo davvero!!!....
> Ma come?... la luce non "vive" di condizioni al contorno?!!... che
> condizioni al contorno pu� rispettare una onda elastica ... che �
composta
> da dimensioni vettoriali non spaziali (E e B) ... ma solamente spaziali
> (variazione di posizione trasversale di oscillazione della singola
> particella eccitata nel moto)
>

Scusa, ma non ho capito bene cosa vuoi dire.
Comunque confermo, per quello che so le leggi
sono le stesse. Se sbaglio, spero che qualche
anima pietosa mi tenda la mano e mi aiuti a
uscire dalla buia prigione dell'errore.

> > Una terza somiglianza � che sia le onde S che le EM
> > obbediscono al principio di sovrapposizione.
> > Per esempio: prendi due torce elettriche e accendile;
> > hai prodotto due fasci luminosi. Ora incrocia i due fasci,
> > e vedrai che passano uno attraverso l'altro senza rompersi,
> > senza deviare, senza rimbalzare uno sull'altro;
>
> ma non interferiscono?.... voglio dire che se eccito delle onde su una
> superficie di acqua da due sorgenti puntiformi ... le onde si sommano
> "direttamente"... senza "scontrarsi"?

S�, possono interferire, ma resta vero quello che ho
scritto; potrai vedere due gobbe sommarsi ma poi le
gobbe proseguiranno dimentiche una dell'altra, ognuna
per la strada che avrebbe seguito se non avesse mai
incontrato l'altra.
>
> > Una quarta somiglianza (la pi� importante di tutte, perch�
> > racchiude in s� tutte le altre somiglianze) � che le onde
> > EM e le onde S obbediscono alla stessa equazione
> > di propagazione(equazione delle onde di D'Alembert).
>
> scusa se aggiungo dati... ma in tre dimensioni l'equazione delle
armoniche
> di D'Alembert si chiama Equazione di Helmoltz se non erro.
> . . .
Per equazione di d'Alembert o equazione delle onde
intendo la famosa v ^ 2 Lap Y = D^2Y/Dt^2 dove D/Dt
� la derivata parziale rispetto al tempo, v la velocit� di
propagazione, Y la funzione d'onda e Lap il laplaciano.
Non sapevo che si chiamasse anche di Helmoltz. Ne sei
sicura? Conosco un'equazione di Helmoltz, anche lei
differenziale, ma � diversa e si applica ad altri problemi.

> > succede addirittura che, quando l'intensit� � troppo forte,
> > non viene soddisfatta nessuna equazione differenziale; �
> > il caso delle onde d'urto (come quando scoppia una bomba).
> > In questi casi il principio di sovrapposizione (che � una
> > conseguenza dell'equazione di D'Alembert) non vale.
>
> Come si studia questo caso?... e tale principio perde di validit� per una
> deformazione troppo bruta del materiale, uscendo dalla regione di
> "quasi-linearit�" dell'elasticit� del materiale. le relazioni lineari
> differenziali perdono di significativit� giusto?!
>
Non sono sicuro che la ragione sia proprio quella
che suggerisci. Purtroppo non ne so niente.
Non so neppure come si studia questo caso.

> > alla tua domanda " esiste un formalismo comune ? " .
> > si pu� rispondere s�, � il formalismo dell'equazione di D'Alembert.
                                                         
> Ho sentito parlare di schermi e camere anecoiche...
> quelle che si usano per la musica...
> noti i dati per rendere anecoica una camera per le
> onde elastiche... posso utilizzare gli stessi dati per
> rendere una camera anecoica per le onde EM?

Le camere anecoiche per le onde EM si basano su
tecniche completamente diverse; una cosa � assorbire
un'onda S e altra cosa assorbire un'onda EM (data la natura
profondamente diversa delle due onde, e il loro completamente
diverso modo di interagire con la materia). Insomma, non �
possibile, per quanto ne so, prendere un progetto di camera
anecoica acustica e usarlo pari pari per fare una camera
anecoica EM; le modifiche da fare sarebbero sostanziali,
non marginali.

> Grazie ancora!
> Ciao!

Grazie a te per la stimolante discussione.

Sii felice!

Corrado Massa
_cmass_at_tin.it
Received on Mon Apr 24 2000 - 00:00:00 CEST