03 · Onde che sembrano immobili

Perché alcuni punti di un’onda stazionaria non si muovono mai?

Quanti nodi interni avrà la seconda armonica?

  1. Seleziona le onde stazionarie e osserva la fondamentale.
  2. Aumenta il numero dell’armonica da 1 a 2 e a 3.
  3. Conta i nodi e confronta la loro distanza con λ/2.

Misura

Armonica n, posizioni dei nodi, f_n e λ_n.

Onde uguali che si propagano in versi opposti creano un inviluppo stazionario dell’ampiezza. Le estremità fisse devono restare nodi: sono quindi ammessi solo numeri interi di mezze lunghezze d’onda. Questi modi spiegano l’altezza dei suoni degli strumenti a corda e aiutano gli ingegneri a evitare risonanze strutturali dannose.

L è la lunghezza in m; n è un intero positivo; v in m/s; f_n in Hz.

y=2A sin(nπx/L)cos(2πf_n t); f_n=nv/(2L); λ_n=2L/n

Esempio svolto 1

Per L=2 m e v=4 m/s, f₁=1 Hz e λ₁=4 m.

Esempio svolto 2

Per n=3, f₃=3 Hz e λ₃=4/3 m, con due nodi interni.

A v costante, che cosa accade alla fondamentale se la lunghezza raddoppia?

Ipotesi

Modello didattico analitico lineare, non un solutore numerico dei fluidi. Nessuno smorzamento, dispersione o accoppiamento non lineare.

University Physics Volume 1, 16.6 Standing Waves and Resonance