Esperienza sulle onde elastiche

Esperienza sulle onde elastiche
1 Parte
Materiale:
Corda elastica lunga 3m e massa 12,81 g, generatore di frequenza con sensibilità 0,1 Hz, asta
vibrante, carrucola, portapesi da 10 g , 5 masse da 50 g , 4 masse da 10 g.
Scopo:
Calcolare la velocità di un’onda elastica.
Verificare che , in condizione di tensione costante, variando la frequenza, non varia la velocità
dell’onda.
Questo si dimostrerà facendo vedere che frequenza e lunghezza d’onda sono grandezze
inversamente proporzionali.
Richiami teorici:
Il periodo di un’onda
La lunghezza d’onda.
La frequenza di un’onda
La velocità di un’onda
Esecuzione :
Attacca al portapesi una massa da 110 g in modo tale che la massa complessiva sia di 120 g.
Variare la frequenza del generatore fino a determinare l’onda stazionaria fondamentale. (punto a
della figura).
Segnare nella tabella la frequenza fondamentale e la lunghezza d’onda in funzione di L (distanza
tra il punto dell’asta vibrante in cui è attaccato il filo e la carrucola) ed infine calcolare la velocità
V. Ripetere la procedura per le successive onde stazionarie.
Frequenza f (HZ)
Conclusioni finali
Lunghezza
d’onda λ (L)
V=f*λ (L/s)
2 Parte
Materiale:
Corda elastica lunga 3m e massa 12,81 g, generatore di frequenza con sensibilità 0,1 Hz, asta
vibrante, carrucola, portapesi da 10 g , 5 masse da 50 g , 4 masse da 10 g.
Scopo:
Verificare che la velocità dipende dalla tensione M.
In particolare verificheremo che velocità e  M sono direttamente proporzionali.
Misureremo la tensione in grammi, anche se nel S. I. l’unità di misura per la tensione è il Newton
Esecuzione :
Attacca al portapesi una massa da 50 g in modo tale che la massa complessiva sia di 60 g.
Varia la frequenza del generatore fino a determinare l’onda stazionaria che appare nel punto b
della figura.
Utilizziamo la figura b perché la lunghezza d’onda coincide con la la distanza L tra il punto
dell’asta vibrante in cui è attaccato il filo e la carrucola cioè ……. m.
Segnare nella tabella la frequenza , la lunghezza d’onda in metri ed infine calcolare la velocità V.
Massa M
(g)
Lunghezza
d’onda λ
(m)
60
120
180
240
300
Fai ora un grafico M - V
Conclusioni finali
Frequenza f
(Hz)
√M
Velocità V
(m/s)
___V____
√M
3 Parte
Materiale:
Corda elastica lunga 3m e massa 12,81 g, generatore di frequenza con sensibilità 0,1 Hz, asta
vibrante, carrucola, portapesi da 10 g , 5 masse da 50 g , 4 masse da 10 g.
Scopo:
Ricavare la legge

Mg
dove V è la velocità dell’onda espressa in m/s, m la massa espressa in grammi,

g=9,81m/s2 l’accelerazione di gravità e  la densità lineare espressa in g/m
V=
Richiami teorici:
Densità lineare
Esecuzione
Dall’esperienza precedente hai scoperto che
V = K⋅ M
con K=
K dipende da l’accelerazione di gravità g, dalla densità lineare del filo nel seguente modo
K=
g
µ
Unendo le 2 formule si ricava che
V=
...............
⋅ ............ =
...............
............
.................
prova a verificare se il valore K che hai trovato sperimentalmente coincide con quello nella formula
Esercizi
Usando la formula appena trovata.
V=

Mg

e sapendo che V = fλ cioè f =
V
λ
V velocità (m/s) M è la tensione(g), μ è la tensione lineare (g/m) g=9,8 (m/s2 )
risolvi i seguenti esercizi.
1. Una corda di 1 m di lunghezza ha una massa m=0,3 g , viene inserita in una chitarra.
Sapendo che la distanza L tra il capotasto e la seletta è di circa 0,66 m, calcola la velocità
dell'onda e la frequenza della nota emessa se la tensione è di 2kg, supponendo che essa
vibri come in figura a. (soluzione V=255,6m/s f=193.6Hz)
2. Calcola la frequenza se si considera L=0,33 m (la lunghezza si dimezza) (soluzione
f=387Hz)
3. Una corda di 2m di lunghezza ha una massa m=2 g , viene inserita in un contrabbasso.
Sapendo che la distanza L tra il capotasto e il ponticello è di circa 1 m, calcola la velocità
dell'onda e la frequenza della nota emessa se la tensione è di 3kg, supponendo che essa
vibri come in figura a, come in figura b e come in figura c.
(soluzione: v=171,5 m/s f=85,7hz , f=171,4hz , f=257,2)