Problema — Perché il tuono arriva dopo il lampo

Testo

Perché il tuono arriva dopo il lampo. Un temporale è a $3\;\text{km}$ di distanza. (a) Perché vedi il lampo “istantaneamente” ma senti il tuono dopo circa $9\;\text{s}$? (b) Un amico sostiene che “il lampo e il tuono sono due fenomeni diversi che avvengono in momenti diversi”. È corretto? (c) Come cambierebbe il ritardo se l’aria fosse più fredda? Rispondi mettendo in relazione velocità delle onde elettromagnetiche e del suono.

Soluzione

(a) La luce (onda elettromagnetica) viaggia a $c \approx 3\cdot 10^{8}\;\text{m/s}$: per $3$ km impiega $\sim 10^{-5}\;\text{s}$, di fatto istantanea. Il suono viaggia a $v \approx 340\;\text{m/s}$: per $3$ km impiega

$t = \frac{d}{v} = \frac{3000}{340} \approx 9\;\mathrm{s}$

Da qui la regola pratica: $\sim 3$ secondi di ritardo per ogni km.

(b) No, non è corretto. Lampo e tuono sono lo stesso evento (la scarica del fulmine), che emette simultaneamente luce e suono. La differenza di arrivo è dovuta solo alla diversa velocità di propagazione delle due onde, non a due eventi separati.

(c) La velocità del suono nell’aria diminuisce al calare della temperatura ($v \propto \sqrt{T_\text{assoluta}}$). Con aria più fredda il suono è più lento, quindi il ritardo tra lampo e tuono aumenta (a parità di distanza).

Collegamenti

Argomenti: Onde Concetti: Periodo e frequenza