Lab cavità risonanti

Da "Fisica, onde Musica": un sito web su fisica delle onde e del suono, acustica degli strumenti musicali, scale musicali, armonia e musica.

Formazione di onde stazionarie nelle cavità risonanti

  1. Istruzioni
    • Clicca qui per avviare l'applet Onde 2D e seleziona Risonanza: cavità risonanti 1
    • Per ripartire l'applet clicca su Cancella onde;
    • aumenta la frequenza dell'onda (agendo sul cursore Frequenza sorgente 1) e fai ripartire l'applet cliccando su Cancella onde;
    • Regola l'intensità dell'onda (agendo sull'omonimo cursore) al valore minimo ed inizia ad aumentarla gradualmente: così facendo selezionerai meglio le cavità che si trovano in condizioni di risonanza.
    • Prova ora ad abbassare la frequenza dell'onda ed osserva che, anche aumentando l'intensità al massimo le onde stazionarie non si formano
  2. Osservazioni
    • È necessario aspettare un certo tempo affinché si formino le onde stazionarie: ovviamente tale transitorio è dovuto al tempo necessario alle onde riflesse dalla parte inferiore della cavità ad interferire con le onde in arrivo.
    • Solo per determinate lunghezze della cavità le onde riflesse, interferendo con le onde in arrivo, formano nodi in punti fissi dello spazio. In tali casi l'immagine assume un carattere "stazionario" e non ha più il carattere di "onda viaggiante"
    • A basse frequenze (cioè a grandi lunghezze d'onda) i "fori di ingresso" delle cavità risonanti non vengono nemmeno "visti": quando la lunghezza d'onda è molto maggiore della dimensione della fenditura, la griglia forata viene vista come una parete unica.
  3. Altri esperimenti: Selezionando in alto a sinistra Risonanza: cavità risonanti 2 puoi condurre un ulteriore esperimento in cui le cavità risonante sono "tubi" aperti da un lato e di lunghezza inferiore rispetto al caso precedente
  4. Per saperne di più visita le pagine cavità risonanti, onde stazionarie diffrazione.

Risonanze acustiche di una stanza in 2D

  1. Istruzioni
    • Clicca qui per avviare l'applet Onde 2D e seleziona Risonanza:stanza
    • Puoi modificare la posizione del sorgenti trascinando con il mouse il "mirino" blu delle varie sorgenti;
    • Puoi modificare la frequenza delle sorgenti agendo sul cursore Frequenza sorgenti
    • Per far ripartire la simulazione nella nuova posizione delle sorgenti seleziona il comando Cancella onde;
    • Ti consigliamo anche la vista 3D agendo sull'omonimo comando;
    • Puoi modificare la dimesione dell'animazione aqendo sul cursore Risoluzione
  2. Osservazioni
    • Le posizioni iniziali delle sorgenti, estremamente simmetriche, sono state scelte per evidenziare modi risonanti semplici;
    • Variando i parametri iniziali (posizione e frequenza) puoi renderti conto della loro azione di selezione sui modi risonanti;
    • Puoi agendo sul comando Stop fermare l'animazione e costruire con il mouse (dopo aver selezionato Cancella pareti) stanze di dimensioni diverse.
  3. Altri esperimenti: Per visualizzare altri esempi di onde stazionarie bidimensionali seleziona in alto a sinistra
    • Risonanza: modi NxN
    • Risonanza: modi NxN combinati
    • Risonanza: modi NxN acustici
  4. Per saperne di più: visita le pagine Onde stazionarie in 2D, cavità risonanti, modi normali di una membrana rettangolare.

Azione filtrante delle cavità risonanti

  1. Istruzioni
  2. Osservazioni
    • Nel passaggio dalla configurazione 1 alla configurazione 2 la frequenza dell'onda viene, di default, diminuita;
    • Si osserva un drastico calo dell'efficienza con cui l'onda riesce a passare attraverso al canale che funziona quindi da filtro passa-alto;
    • Al tempo stesso diventa più efficiente la trasmissione dell'onda attraverso le guide d'onda laterali che in pratica "assorbono" l'onda ostacolandone la trasmissione
  3. Altri esperimenti: Selezionando in alto a sinistra Risonanza: filtro passa basso 1 e Risonanza: filtro passa basso 2 si osserva che l'azione filtrante è stavolta esercitata sulle alte frequenze. L'assorbimento alle alte frequenze è stavolta dovuto alla nascita di modi trasversali nelle cavità risonanti che ostacolano la trasmissione dell'onda. Ovviamente nella nascita di tali modi trasversali gioca un ruolo decisivo la diversa geometria delle pareti filtranti.
  4. Per saperne di più: visita le pagine filtri, Onde stazionarie in 2D, cavità risonanti, modi normali di una membrana rettangolare
"Fisica, onde Musica": un sito web su fisica delle onde, acustica degli strumenti musicali, scale musicali, armonia e musica.

Licenza Creative Commons

Valid XHTML 1.0 Transitional

Valid CSS!