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fisica:strumenti:apparecchio_per_corde_vibranti

LAB2GO Scienza

Apparecchi per onde stazionarie trasversali in una corda

Apparato di Melde

Descrizione

Lo strumento, ideato dal fisico tedesco Franz Emil Melde (1832-1900) permette di produrre onde stazionarie trasversali polarizzate su un piano in una corda. Esso sfrutta le vibrazioni di un elettrodiapason visibile nella prima foto, alimentato opportunamente. Come si vede nella seconda foto, in una versione attuale, su un rebbio è collegata una corda tesa, per mezzo di una carrucola, da un piatto su cui si possono mettere dei pesi.
L'onda trasversale parte dal rebbio e si muove verso la carrucola dove viene riflessa, così la sua ampiezza viene rovesciata e l'onda viaggia indietro verso la sorgente, con la stessa ampiezza e lunghezza d'onda, incontrando un'altra onda proveniente dal rebbio.
Se la lunghezza della corda, la sua massa lineare, la frequenza del rebbio e la tensione a cui è sottoposta la corda sono tali da determinare la giusta velocità delle onde, avviene l'interferenza con la formazione di ventri, dove le ampiezze si sommano perché in fase, e di nodi dove le ampiezze si annullano perché in opposizione di fase.
Il risultato è una immagine di onde trasversali stazionarie di forma sinusoidale poste su un piano su cui giace la direzione di propagazione delle onde.
Solo se si illumina la scena con uno stroboscopio si vede il viaggiare delle onde.
Si possono ottenere in tal modo onde stazionarie che variano da mezza lunghezza d'onda a una lunghezza d'onda e poi a multipli di semi lunghezze d'onda, variando la lunghezza della corda, e/o la tensione, e/o la frequenza, e/o la massa lineare della corda.

Un altro dispositivo

Immagine da 3BScientific
Immagine da 3BScientific
Immagine da 3BScientific
Immagine da 3BScientific

Questo esemplare genera onde trasversali stazionarie polarizzate circolarmente di frequenza e ampiezza che si possono scegliere sul generatore di funzioni che alimenta il motore. Come si vede nelle foto, sul motore c'è una leva concentrica all'asse del rotore a cui va legata la corda. A differenza dell'apparato di Melde descritto sopra, la tensione della corda si può variare agendo sul supporto che regge il dinamometro: più viene posto in alto più la corda di gomma subisce un aumento di tensione misurato dal dinamometro a cui però corrisponde una diminuzione della sua massa lineare.

Un apparato simile al secondo

Questa attrezzatura per lo studio delle onde stazionarie nelle corde ha un sistema di misura della frequenza costituito da sensore fotoelettrico e display a 3 cifre con precisione di 0,1 Hz.

Un apparato della Leybold

Immagine da Catalogue Physique • Chimie, Leybold Didactic GmbH, senza data

Per illustrare la formazione di onde trasversali stazionarie o polarizzate circolarmente e per studiare le loro lunghezze d'onda in funzione della tensione della corda e della massa specifica a frequenza costante (esperimento di Melde).
Serve anche per il confronto fra le onde polarizzate circolarmente e quelle poste su un piano verticale dove giace la direzione di propagazione delle onde.
L'apparecchio compatto comprende un motore, un eccentrico, una puleggia di rinvio, un supporto, un dinamometro e una corda.
La lunghezza effettiva della corda: 48,5 cm. Frequenza 44 Hz. Portata della misura della forza 1 N. Altezza max. del supporto: 55 cm max. Alimentazione: 230 V. 50 Hz max. Potenza assorbita: 23 VA. Dimensioni (senza supporto): 70 cm x 14 cm. Massa: 2,5 kg.

Esperienze

Esperienze possibili Descrizione
Onde stazionarie

Sitografia

Link Descrizione
Youtube Video apparecchio
phet Colorado Simulatore corda vibrante
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