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StudyFi Lab · Fisica

Oscillazioni e onde

Oscillazioni e onde è una simulazione interattiva gratuita di StudyFi Lab. Funziona direttamente nel browser, senza registrazione e senza installare nulla.

Pendoli, molle, onde e interferenza

Esperimenti

Pendolo semplice

Una massa appesa a un filo di lunghezza L oscilla per effetto della gravità secondo θ″ = −(g/L)·sen θ. Per piccole oscillazioni T = 2π√(L/g) e il periodo non dipende dall’ampiezza. Ad ampiezze grandi il periodo reale è più lungo. L’energia passa da cinetica a potenziale e viceversa, mentre quella totale resta costante.

Prova questo: Sposta la massa di 10° e poi di 80°, e confronta il periodo misurato con 2π√(L/g).

Massa su una molla

Una molla di costante k riporta la massa m all’equilibrio e lo smorzamento b la frena: x″ = −(k/m)·x − (b/m)·x′. Senza smorzamento oscilla con T = 2π√(m/k). Con b = 2√(km) (smorzamento critico) torna nel modo più rapido senza oltrepassare l’equilibrio; con b maggiore rientra più lentamente. Lo smorzamento sottrae energia poco a poco.

Prova questo: Imposta lo smorzamento con il pulsante «Critico», poi raddoppia b: quale ritorno al centro è più rapido?

Onda progressiva

L’onda y = A·sen(kx − ωt + φ) si sposta verso destra con v = λ·f, dove λ è la lunghezza d’onda (distanza tra due creste vicine) e f la frequenza. La particella evidenziata si muove solo su e giù: l’onda trasporta energia, non materia.

Prova questo: Raddoppia la frequenza e osserva come cambia la velocità v. Poi raddoppia la lunghezza d’onda.

Onda stazionaria su una corda

Una corda di lunghezza L fissata a entrambi gli estremi può vibrare solo se vi sta un numero intero di mezze lunghezze d’onda: λₙ = 2L/n. Quindi fₙ = n·v/(2L), dove v è la velocità dell’onda sulla corda. I nodi (punti fermi) si trovano in x = kL/n e tra di essi ci sono i ventri, di ampiezza massima.

Prova questo: Passa dalla 1ª alla 2ª e alla 3ª armonica: di quante volte aumenta la frequenza e quanti nodi ci sono?

Interferenza di due sorgenti

Due sorgenti che oscillano in fase emettono onde con la stessa lunghezza d’onda λ. Dove la differenza di cammino Δr = |r₁ − r₂| è un multiplo intero di λ, le onde si sommano (frangia chiara); dove Δr è un multiplo dispari di λ/2, si annullano (frangia scura). Il colore indica l’intensità I = cos²(πΔr/λ).

Prova questo: Allontana le sorgenti e osserva come aumentano le frange. Poi trascina il punto P su una frangia scura e leggi Δr/λ.

Domande frequenti

Che cos’è Oscillazioni e onde?

Oscillazioni e onde è una simulazione interattiva gratuita di StudyFi Lab. Funziona direttamente nel browser, senza registrazione e senza installare nulla. Pendoli, molle, onde e interferenza

Oscillazioni e onde è gratuito?

Sì. Oscillazioni e onde è completamente gratuito. Funziona nel browser su computer, tablet e telefono, e non serve un account.

Cosa posso esplorare in Oscillazioni e onde?

Pendolo semplice, Massa su una molla, Onda progressiva, Onda stazionaria su una corda, Interferenza di due sorgenti.

Che cosa mostra l’esperimento «Pendolo semplice»?

Una massa appesa a un filo di lunghezza L oscilla per effetto della gravità secondo θ″ = −(g/L)·sen θ. Per piccole oscillazioni T = 2π√(L/g) e il periodo non dipende dall’ampiezza. Ad ampiezze grandi il periodo reale è più lungo. L’energia passa da cinetica a potenziale e viceversa, mentre quella totale resta costante.

Che cosa mostra l’esperimento «Massa su una molla»?

Una molla di costante k riporta la massa m all’equilibrio e lo smorzamento b la frena: x″ = −(k/m)·x − (b/m)·x′. Senza smorzamento oscilla con T = 2π√(m/k). Con b = 2√(km) (smorzamento critico) torna nel modo più rapido senza oltrepassare l’equilibrio; con b maggiore rientra più lentamente. Lo smorzamento sottrae energia poco a poco.

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