Un’onda sinusoidale, o sinusoide, è un costrutto matematico (in particolare una funzione) utilizzato per modellare e prevedere una varietà di fenomeni ciclici, tra cui l’aumento e la caduta delle maree, l’oscillazione di una molla, la luce incidente che colpisce il suolo dal Sole nel corso di una giornata, l’intensità di un’onda sonora e milioni di altri esempi. Questa onda è di solito la prima funzione che gli studenti imparano quando studiano pre-calcolo (trigonometria). Il modo più semplice per scrivere una funzione seno è f(x) = sinx, dove “sin” significa “seno” e x è la variabile su cui si opera.
Praticamente tutto in realtà oscilla. Tutta l’energia elettromagnetica, inclusa la luce visibile, le microonde, le onde radio e i raggi X, può essere rappresentata da un’onda sinusoidale. Al livello più basso, anche la materia oscilla come un’onda, ma per gli oggetti macroscopici queste oscillazioni sono così minime da essere impossibili da misurare. Le onde sonore possono essere rappresentate come onde sinusoidali e le onde su e giù su un oscilloscopio possono essere la rappresentazione più conosciuta di queste onde. Lo studio del seno e delle funzioni correlate è il tipo più elementare di matematica superiore (post-algebra).
Oltre ad apparire nelle onde sonore, luminose e oceaniche, l’onda sinusoidale è anche molto importante nell’elettronica, poiché può essere utilizzata per modellare l’intensità di una corrente alternata. La corrente di un sistema di rettifica a onda intera a corrente continua, utilizzato per convertire la corrente alternata in corrente continua, può essere modellata utilizzando un’onda sinusoidale di valore assoluto, in cui l’onda è simile a un’onda sinusoidale normale perché il valore rimane sempre al di sopra dell’asse x, ma ha il doppio dei picchi. Insieme all’onda sinusoidale c’è sua cugina, l’onda coseno, che è esattamente la stessa tranne che spostata a destra di mezzo ciclo.
Nel 1822, il matematico francese Joseph Fourier scoprì che qualsiasi onda poteva essere modellata come una combinazione di diversi tipi di onde sinusoidali. Questo vale anche per onde insolite come onde quadre e onde molto irregolari come il linguaggio umano. La disciplina di ridurre un’onda complessa a una combinazione di onde sinusoidali è chiamata analisi di Fourier ed è fondamentale per molte scienze, specialmente quelle che riguardano il suono e i segnali. L’analisi di Fourier è fondamentale per l’elaborazione del segnale e l’analisi delle serie temporali, in cui vengono studiati insiemi apparentemente casuali di punti di dati per chiarire una tendenza statistica. L’analisi di Fourier è usata anche nella teoria della probabilità, dove è usata per dimostrare il teorema del limite centrale, che aiuta a spiegare perché le curve a campana, o distribuzioni normali, sono onnipresenti in natura.