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Onde stazionarie

Panoramica

Fonte: Arianna Brown, Asantha Cooray, PhD, Dipartimento di Fisica e Astronomia, Scuola di Scienze Fisiche, Università della California, Irvine, CA

Le onde stazionarie, o onde stazionarie, sono onde che sembrano non propagarsi e sono prodotte dall'interferenza di due onde che viaggiano in direzioni opposte con la stessa frequenza e ampiezza. Queste onde sembrano vibrare su e giù senza alcun movimento lineare e sono più facilmente identificabili in mezzi finiti vibranti come una corda di chitarra pizzicata, acqua in un lago o aria in una stanza. Ad esempio, se una stringa è fissata a entrambe le estremità e due onde identiche vengono inviate viaggiando lungo la lunghezza, la prima onda colpirà la barriera finale e si rifletterà nella direzione opposta, e le due onde si sovrapporranno per produrre un'onda stazionaria. Questo moto è periodico con frequenze definite dalla lunghezza del mezzo ed è un esempio visivo di semplice moto armonico. Il movimento armonico semplice è un movimento che oscilla o è periodico, in cui la forza di ripristino è proporzionale allo spostamento, il che significa che più qualcosa viene spinto, più duramente spinge indietro.

L'obiettivo di questo esperimento è comprendere i ruoli della sovrapposizione e della riflessione delle onde nella creazione di onde stazionarie e sfruttare questi concetti per calcolare le prime frequenze risonanti, o armoniche, delle onde stazionarie su uno slinky. Ogni frequenza che un oggetto produce ha i suoi schemi di onde stazionaria, in cui l'onda con la frequenza più bassa possibile è chiamata frequenza fondamentale. Un'armonica è un'onda che ha una frequenza proporzionale alla frequenza fondamentale da numeri interi interi.

Procedura

1. Osservare la sovrapposizione e la riflessione degli impulsi di Slinky

  1. Allunga una molla di acciaio o slinky longitudinalmente attraverso un pavimento o un corridoio, con uno studente che tiene un'estremità e un altro studente che tiene l'altra. Usa il nastro adesivo per contrassegnare due "barriere" longitudinali a circa un piede di distanza dal centro dello slinky, su ciascun lato. Ripeti con barriere che sono a due metri di distanza dal centro su ciascun lato.
  2. A turno lancia impulsi (strappando l

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Risultati
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Tags
Standing WavesStationary WavesVibrationTaut StringPlucked StringInterferenceWaves In Opposite DirectionsSame FrequencySame AmplitudeOscillating MotionSimple Harmonic MotionRestoring ForceDisplacementHooke s LawSlinky DemonstrationPhysicsWavelengthFrequencyAmplitudeConstructive Interference

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0:07

Overview

1:15

Principles of Standing Waves and Simple Harmonics

4:15

Observing the Superposition of Wave Pulses

5:39

Measuring Frequency of Standing Waves

6:37

Data Analysis and Results

7:50

Applications

9:05

Summary

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Armonica (n) # Cicli Tempo totale (s) Frequenza (Hz) f/f0 Periodo(i) Lunghezza d'onda (m)
1 10 19.2 0,521 (f0) 1 1.210 16 metri