La risonanza

La risonanza è un fenomeno che si verifica nella propagazione delle onde, indipendentemente dalla loro natura.

La risonanza si verifica quando un sistema oscillante forzato è sottoposto a una sollecitazione periodica di frequenza (fr) pari all'oscillazione del sistema stesso (fs).
un esempio pratico di risonanza

L'ampiezza delle oscillazioni indotte sul sistema tende ad aumentare, quando la perturbazione esterna coincide con la frequenza di risonanza.

La risonanza non si verifica a frequenze minori o maggiori della frequenza di risonanza.

Un esempio di risonanza

Un'altalena sta oscillando con una frequenza pari a un'oscillazione completa ogni 2 secondi (fs=2).

un esempio di altalena

Una forza esterna anche molto piccola perturba il moto dell'altalena.

Ad esempio, spingo l'altalena con frequenza costante ogni 2 secondi (fe=2) facendo in modo che la spinta sia sincrona con la fine corsa dell'altalena. E' la frequenza di risonanza.

la frequenza di risonanza

Ogni volta che spingo l'altalena, la forza esterna si aggiunge a quella del moto dell'altalena per effetto dell'interferenza costruttiva delle creste.

Quindi, nel corso del tempo l'oscillazione dell'altalena diventa sempre più ampia, mentre la frequenza di oscillazione resta immutata.

con la risonanza l'ampiezza di oscillazione del sistema cresce nel corso del  tempo

Se spingessi l'altalena con una frequenza diversa (es. una volta ogni 3 secondi) o in modo non sincrono, l'oscillazione dell'altalena non verrebbe amplificata.

La risonanza può distruggere gli edifici. Nel 1850 il ponte di Angeres (Francia) venne attraversato da centinaia di soldati che marciavano al passo militare. La frequenza del passo dei soldati fece vibrare la struttura alla sua frequenza di risonanza. Quindi, l'oscillazione del ponte si amplificò sempre di più durante il passaggio, fino a staccarlo dai punti di ancoraggio. Il ponte crollò. Esempio 2. Un altro esempio di risonanza viene causato dalle onde sismiche sugli edifici. Se l'onda sismica è lieve ma si prolunga per molti minuti con una frequenza costante, gli edifici che hanno la stessa frequenza di risonanza oscillano di più rispetto agli altri. Esempio 3. Nel 1940 il vento portò in risonanza un ponte nei pressi di Washington, il Tacoma Bridge, fino a farlo collassare. Il vento non era forte, basti vedere il movimento delle foglie sugli alberi, ma generava la giusta pulsazione costante per amplificare le oscillazioni del ponte.

La risonanza acustica

Nel caso delle onde acustiche, la risonanza si verifica quando un oggetto ( es. diapason 1 ) vibra a una frequenza tale, da investire e far vibrare un altro oggetto ( es. diapason 2 ).

un esperimento per osservare la risonanza

Le onde sonore generate dalla vibrazione del secondo diapason, si sommano a quelle del primo diapason, generando un suono amplificato.

 


 

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I fenomeni ondulatori