Informazioni su questo esperimento
Esamina i modi di vibrazione naturali di una corda tesa. Seleziona un’armonica, modifica la tensione, la lunghezza o la massa per unità di lunghezza e osserva come cambia la frequenza. I punti arancioni indicano i nodi, che restano fermi; i punti verdi indicano i ventri, dove lo spostamento è massimo. La riproduzione avviene a una velocità lenta fissa, così puoi studiare la forma anche quando la vibrazione reale sarebbe troppo rapida da vedere.
Obiettivi di apprendimento
- Individua i nodi e i ventri di un’onda stazionaria con estremi fissi
- Collega il numero dell’armonica alla lunghezza d’onda e alla frequenza naturale
- Prevedi come la tensione, la lunghezza e la densità lineare di massa modificano la frequenza
Come si usa
- 1Seleziona la prima armonica e usa «Passo» per osservare un’oscillazione completa.
- 2Confronta le armoniche 1, 2 e 3. Conta i nodi, estremi compresi.
- 3Mantieni fissa l’armonica e quadruplica la tensione. Confronta le frequenze.
- 4Raddoppia la lunghezza, quindi confronta la lunghezza d’onda e la frequenza con i valori originali.
Il modello
Ipotesi
- La corda è uniforme, flessibile e sottoposta a una tensione costante. Entrambi gli estremi sono fissi.
- Gli spostamenti obbediscono all’equazione lineare delle onde per piccole pendenze. Si trascurano la rigidezza flessionale e lo smorzamento.
- Viene eccitato solo il modo naturale selezionato. Non vengono simulati un eccitatore esterno, la larghezza di banda di risonanza o armoniche miste.
- L’ampiezza visualizzata è ingrandita per migliorarne la visibilità; la riproduzione è fissata a 0,5 cicli al secondo, indipendentemente dalla frequenza fisica.
Provalo in classe
- Q1Quanti ventri e nodi ha la quarta armonica?
- Q2Quale variazione della tensione raddoppia la frequenza senza modificare la lunghezza d’onda?
- Q3Perché gli estremi rimangono nodi per ogni armonica?
Domande frequenti
Perché aumentando la tensione l’animazione visualizzata non diventa più veloce?
La riproduzione è volutamente fissata a una velocità lenta per consentire l’osservazione. Le variazioni della tensione modificano la frequenza fisica calcolata, mostrata nella lettura.
Un’onda stazionaria è ferma ovunque?
No. I nodi restano a spostamento nullo, mentre gli altri punti oscillano. L’inviluppo e le posizioni dei nodi rimangono fermi.