Undele au pus fizica în cap. Vorbesc, desigur, de fizica clasică.

Pentru cei dintre voi care nu știu, istoria fizicii se împarte în două curente: partea clasică, denumită și newtoniană (ghici de ce), și cea modernă, care cuprinde teoria relativității și mecanica cuantică (și niște alte teorii, care m-au pus și pe mine cu botul pe labe).

Fizica newtoniană a explicat de minune lumea până la finalul secolul al 19-lea, când a căzut în bot magistral, împiedicându-se de „catrastofa ultravioletă”, o problemă de analiză a undelor. Băiatul care a rezolvat problema, cumva din greșeală, a fost Max Planck, descoperind cuantele de lumină (fotonii). De aici, totul e istorie (modernă). Dacă vreți mai multe detalii, vorbim în comentarii.

De ce vă povestesc acum despre unde? Pentru că totul în jurul nostru e undă.

Undele, deci.

Uite o poză mișto cu o piatră în apă.

Ceea ce vezi în jurul ei sunt unde.

1. Definiția undelor:

Hai să vedem ce se întâmplă în poză: o piatră (sursa) transferă energie în apă (mediul) și creează valuri (unda) care se propagă prin mediu sub forma unor oscilații. Îi greu?

2. Caracteristicile undelor:

Cum descriem valurile undele?

  • Distanța între două creste succesive ale valurilor (lungimea de undă); cu cât valurile sunt mai rare, cu atât lungimea de undă e mai mare;

De ce e cool să știi ce e aia lungime de undă? Pentru că în funcție de lungimea de undă a luminii putem percepe culorile. Vezi mai jos cum variază lungimea de undă în culorile curcubeului. Cool thing:  1 nanometru e un milimetru împărțit la un milion.

Ia uite cum scade lungimea de undă de la roșu la violet:

  • Numărul de valuri care pleacă de la sursă într-o secundă (frecvența undei); cu cât valurile sunt mai dese, cu atât frecvența undei e mai mare și vițăvercea; ia ghici în ce relație e frecvența cu lungimea de undă!

  • Distanța între nivelul apei liniștite și creasta unui val (amplitudinea undei); amplitudinea e „înălțimea” valului;

  • Intensitatea undei: cât de puternic e valul într-un anumit loc. Intensitatea depinde de amplitudine (valurile înalte sunt mai puternice)  și de distanță față de sursă (de exemplu, valurile create de trecerea unui vapor sunt mari și puternice lângă vapor, și se atenuează când se apropie de mal). Alt exemplu de intensitate: sunetul unei boxe e maxim lângă ea, și se atenuează când te cari de acolo (dacă ții la urechile tale). Sau al treilea exemplu: la epicentru (prin Vrancea), un cutremur este cel mai vârtos. În Brașov nu se mai simte aproape deloc.

3. Tipuri de unde

Undele se clasifică pornind de la o groază de criterii, care nu interesează pe nimeni în afară de fizicieni. Așa că ne oprim la două clasificări:

Prima clasificare e în funcție de direcția oscilațiilor:

  • Unde longitudinale: oscilațiile sunt pe direcția de propagare a undei ( se transferă ca la un arc). Cool thing: sunetul se propagă în unde longitudinale, adică „presează” aerul ca un arc.
  • Unde transversale: oscilațiile sunt perpendiculare pe direcția de propagare a undei, ca valurile mării; Cool thing:  undele seismice (cutremurul) și lumina sunt alte unde transversale.

Chestie cool cu care să te lauzi la chefurile de tocilari: scara Richter,  cu care se măsoară cutremurele, e logaritmică. O creștere de un grad pe scara Richter corespunde unei creșteri de 10 ori a amplitudinii undei seismice.

Uite și un gif ciordit, ca să vedeți ce sunt alea unde longitudinale și transversale, ca sigur o să mai auziți de ele.

 

Ne mai interesează și o altă clasificare, pentru că o să ne mai întâlnim cu ea pe viitor:

  • Undele mecanice au nevoie de un mediu ca să se propage. Moleculele mediului țopăie și le cheamă și pe vecinele lor la dans. Energia se transmite prin transferul vibrației moleculelor. Cool thing: sunetul e o undă mecanică, are nevoie, de exemplu, de aer ca să se propage. În vid nu „există” sunet.
  • Undele electromagnetice, pe de altă parte, se transmit și în vid. Ele se propagă pornind de la faptul că fiecare câmp electric variabil generează un câmp magnetic perpendicular pe el. Chestia asta se întâmplă inclusiv la nivel subatomic. Câmpul magnetic generat induce, la rândul lui, un alt câmp electric, ăsta din urmă generează un câmp magnetic care induce un câmp electric etc etc etc și uite cum se propagă unda, și de ce se cheamă electro-magnetică. Lumina este o undă electromagnetică. Cool thing: astea au pus fizica în cap, pentru că fizicienii de secol al 19-lea au încercat să le înțeleagă ca pe undele mecanice, și au eșuat lamentabil.

Dar despre asta, vorba lui Pittiș, într-un alt episod.

Editat ulterior:  am uitat să vă zic ce se întâmplă cu undele atunci când întâlnesc un obstacol:

  • Difracția este ocolirea obstacolului de către undă. De aia îl auzi pe Nicușor vorbind chiar dacă se ascunde după copac.
  • Reflexia este schimbarea direcției undei, cu întoarcerea ei în mediul din care a venit. De exemplu, ecoul la munte: sunetul se lovește de stânci și se “întoarce”.
  • Refracția este schimbarea direcției undei, dar cu transferul în noul mediu: de exemplu, când te sâcâie nevasta la băiță și bagi capul sub apă, încă o auzi, dar distorsionat. Undele sonore sunt refractate în apă.

Felicitări că ai ajuns până aici. Mie mi-a luat patru zile. Grea naștere, nene!