Onda

Quando due onde si incontrano in un punto, l'ampiezza delle vibrazioni in quel punto è la somma algebrica dell'ampiezza delle due onde; questo effetto è conseguenza del principio di sovrapposizione, per cui due onde che si propagano nello stesso mezzo producono effetti dati dalla somma dei singoli effetti. Dunque, se l'oscillazione avviene nello stesso senso per entrambe le onde, si ottiene un rafforzamento, se gli spostamenti sono in direzioni opposte, si ha un indebolimento. Nel primo caso si parla di interferenza costruttiva, nel secondo, di interferenza distruttiva.

Lo scienziato olandese Christiaan Huygens pubblicò nel 1690 un principio noto con il suo nome, che permette di interpretare la propagazione di un’onda come una conseguenza del fenomeno dell’interferenza: esso afferma che ogni punto di un fronte d’onda si può considerare sorgente di un’onda secondaria che si propaga in tutte le direzioni; l’interferenza tra le onde secondarie generate da tutti i punti del fronte nella direzione di propagazione produce l’avanzamento dell’onda e la formazione dei fronti successivi.

Se si pizzica una corda di una chitarra, si generano due treni d’onde che viaggiano in direzione opposta e che rapidamente raggiungono le estremità, venendone riflessi; così, onde dirette e onde riflesse si sovrappongono, andando incontro al fenomeno dell’interferenza. Dopo una breve fase transitoria, il sistema raggiunge una fase stabile che consiste nella formazione di un’onda stazionaria: in corrispondenza dei punti di intersezione tra le due onde si ha interferenza distruttiva (nodi), mentre nei punti di massimo si ha interferenza costruttiva (ventri); il risultato è che tutti i punti della corda oscillano in fase intorno alle rispettive posizioni di equilibrio e i nodi rimangono fermi. A seconda del modo in cui si pizzica la corda per avviare la vibrazione, si ottengono “modi di vibrazione” diversi, con un numero differente di nodi (e quindi di ventri, ossia di punti intermedi tra due nodi successivi).

Tutti gli strumenti musicali a corde generano onde stazionarie; le vibrazioni di una corda di violino, ad esempio, producono un'onda stazionaria con i nodi agli estremi, simultaneamente a un'onda con tre nodi, di cui uno al centro, a un'altra con quattro nodi, e così via. La vibrazione a due nodi produce la nota fondamentale, tutti gli altri modi di vibrazione generano le armoniche successive.