Onde e suono
Onda stazionaria su una corda
Premi Play — i nodi (grigi) restano fermi; i ventri (brillanti) oscillano con y = A sin(nπx/L) cos(ωt).
Onda stazionaria su una corda — simulazione interattiva (Onde e suono). Premi Play — i nodi (grigi) restano fermi; i ventri (brillanti) oscillano con y = A sin(nπx/L) cos(ωt). Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.
Onda stazionaria
Le riflessioni su una corda fissata creano nodi e ventri: la figura oscilla sul posto.
Un'onda stazionaria è la sovrapposizione di due onde progressive identiche in direzioni opposte. I nodi hanno ampiezza zero; i ventri oscillano al massimo.
- y = A sin(nπx/L) cos(ωt)
- λₙ = 2L/n
Sintesi dell'indagine
Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio
La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.
Domanda guida
Una corda fissata a entrambe le estremità risuona a frequenze specifiche dette armoniche. Come si legano le frequenze della 2ª e 3ª armonica alla fondamentale?
Previsioni da valutare
- Le frequenze armoniche non seguono schemi semplici rispetto alla fondamentale.
- La frequenza di ogni armonica è metà della precedente.
- La frequenza di ogni armonica è un multiplo intero della fondamentale.
Ruoli delle variabili
Cosa imposti tu:
- Numero d'armonica n
Cosa misuri:
- Fondamentale f₁ (Hz)
- Frequenza di risonanza fₙ (Hz)
Come si svolge l'indagine
- Apri il preset onda stazionaria e premi Reimposta. Tensione (120 N), densità lineare (0.01 kg/m) e lunghezza (1.2 m) sono fisse.
- Attiva la lettura della frequenza fondamentale sulla corda.
- Imposta il numero d'armonica n per ogni prova e registra la frequenza di risonanza.
Equazione che governa
Fondamentale dell'onda stazionaria a estremità fisse — f₁ = v/(2L)
Una corda fissata ad entrambe le estremità supporta un'onda stazionaria la cui frequenza più bassa (fondamentale) dipende dalla velocità dell'onda e dalla lunghezza della corda: f₁ = v/(2L).
Serie armonica — fₙ = n·f₁
I modi risonanti superiori occorrono a multipli interi della fondamentale: fₙ = n·f₁. Ogni intero n corrisponde a un'altra mezza lunghezza d'onda che entra nella corda.
Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti
- Calcola f₁ = √(T/μ)/(2L) usando T = 120 N; μ = 0.01 kg/m; L = 1.2 m, poi fₙ = n·f₁ per ogni riga. Confronta con la tabella.
- Il tuo grafico fₙ-in-funzione-di-n dovrebbe essere una retta per l'origine di pendenza f₁. Spiega perché fissare entrambe le estremità consente solo multipli interi di f₁.
Dove si ritrova fuori dal laboratorio
- La fondamentale di una corda di chitarra fissa la nota che senti, ma la corda vibra anche alle armoniche superiori, dando il timbro. Dove altro in quest'app vedi armoniche multiple combinate?
- Se accorciassi la corda a metà della sua lunghezza (mantenendo tensione e densità lineare uguali), cosa accadrebbe alla frequenza fondamentale? Usa f₁ = v/(2L) per spiegare.
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.4 Standing waves and resonance
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Quale figura?
- Sali di armonica
- Cattura la risonanza
- Apri i dati
- Spiega le tue prove
Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.
Apri laboratorio interattivo →
Scarica foglio di laboratorio →