Concetti Chiave
- La risonanza si verifica quando la frequenza di una forza esterna è vicina alla frequenza naturale di un oggetto, amplificando le oscillazioni.
- Le frequenze naturali, o di risonanza, dipendono dalle proprietà del sistema oscillante, come forma, dimensione ed elasticità.
- Nel caso di un'onda su una corda tesa, se l'estremità è fissata, l'onda si riflette con il profilo capovolto, secondo il principio di Azione-Reazione.
- Quando una corda di chitarra è pizzicata, si formano onde progressive e regressive che, riflettendosi agli estremi, creano onde stazionarie.
- Le onde stazionarie non si propagano, ma rappresentano i modi normali di oscillazione della corda, con porzioni che oscillano armonicamente alla stessa frequenza.
La risonanza e le onde stazionarie
In generale un corpo elastico (che può essere un piatto o una corda tesa), se sollecitato e poi rilasciato libero può vibrare in modi diversi, e quindi con frequenze diverse.Le frequenze che corrispondono ai vari tipi di vibrazione vengono chiamate frequenze naturali, le quali dipendono dalle proprietà del sistema oscillante (forma, dimensione ed elasticità).
Se vogliamo fare un'esempio, l'altalena ha una sua frequenza naturale e se questa frequenza viene assecondata, l'ampiezza delle oscillazioni aumenta notevolmente.
Tale fenomeno è definito risonanza.
La risonanza è la condizione secondo cui, una forza dipendente del tempo fornisce una grande quantità di energia ad un'oggetto oscillante producendo un moto di grande ampiezza.
Si ha risonanza quando la frequenza con cui varia la forza è molto vicina alla frequenza naturale dell'oggetto.
Le frequenze naturali di un oggetto sono anche dette frequenze di risonanza.
Studiando e analizzando le vibrazioni e le frequenze naturali di un corpo semplice (come ad esempio una corda fissata a degli estremi), è possibile osservare che:
1) un'onda che si propaga lungo una corda tesa, quando giunge ad un estremità fissata, si riflette e torna indietro; l'ultimo segmento di corda non si sposta, ma esercita una forza sul vincolo che lo trattiene.
In questo caso di parla del principio di Azione-Reazione, ossia la situazione in cui si produce una reazione contraria e di uguale intensità (il profilo dell'onda riflessa sarà quindi capovolto e di uguale ampiezza).
2)se invece l'estremità della corda tesa è libera, non viene capovolto il profilo dell'onda.
3) quando pizzichiamo una corda di una chitarra produciamo due onde che si propagano verso i due capi della corda (che sono fissi): un'onda progressiva e una regressiva.
Queste due onde arrivano agli estremi, si riflettono e cambiano il proprio verso compiendo svariate riflessioni consecutive.
L'interferenza che c'è tra queste due onde che si propagano lungo la corda, dà origine al fenomeno complessivo, detto onda stazionaria.
L'onda stazionaria è un tipo di onda che non si propaga, ma rimane sempre nella stessa zona di spazio (oscillando nel tempo)e per questo non trasporta energia.
Le onde stazionarie rappresentano i cosiddetti modi normali di oscillazione della corda.
Le suddette sono onde stazionarie in cui tutte le porzioni della corda compiono un moto armonico di uguale frequenza, ma con ampiezza che varia in funzione della posizione.
Domande da interrogazione
- Che cosa si intende per risonanza in un sistema oscillante?
- Come si comporta un'onda quando raggiunge un'estremità fissata di una corda tesa?
- Che cosa sono le onde stazionarie e come si formano su una corda di chitarra?
La risonanza è la condizione in cui una forza temporale fornisce molta energia a un oggetto oscillante, producendo un moto di grande ampiezza quando la frequenza della forza è vicina alla frequenza naturale dell'oggetto.
Quando un'onda raggiunge un'estremità fissata di una corda tesa, si riflette e torna indietro, con il profilo dell'onda riflessa capovolto e di uguale ampiezza, secondo il principio di Azione-Reazione.
Le onde stazionarie sono onde che non si propagano ma oscillano nel tempo nella stessa zona di spazio. Si formano su una corda di chitarra quando le onde progressive e regressive si riflettono agli estremi fissi, interferendo tra loro.
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