L'ONDA SINUSOIDALE
Il moto vibratorio più semplice é quello sinusoidale. Il modello più comprensibile di oscillatore sinusoidale, oltre alla piastra accennata nel capitolo precedente, è il pendolo semplice. Quest'ultimo e costituito da un sostegno fisso a cui é appeso una massa tramite una cordicella non elastica. Quando con un movimento della mano spostiamo leggermente il peso da una parte, dando quindi energia al pendolo, vediamo che esso ricade per la forza di gravità con velocità crescente fino ad un massimo localizzabile nel punto di riposo, successivamente smaltisce l'energia raggiunta risalendo dalla parte opposta con velocità decrescente fino a fermarsi per un attimo per poi ricadere e risalire completando un ciclo. I cicli continueranno con oscillazioni sempre meno ampie fino ad esaurire, a causa dell'attrito, tutta l'energia trasmessa dal nostro movimento della mano. Esaminando attentamente questi moti pendolari vediamo che le oscillazioni del pendolo sono isocrone, cioè, indipendentemente dall'ampiezza delle oscillazioni, il ciclo completo di andata e ritorno (detto periodo) è sempre uguale.
Queste caratteristiche del pendolo le ritroviamo anche nelle onde sinusoidali.
I grafici della figura mostrano tutte queste caratteristiche. La figura 5 mostra il pendolo nella posizione di riposo (in rilievo con tratto più ampio) e contemporaneamente nei punti estremi di oscillazione verso sinistra e verso destra. E' una rappresentazione di immagini sovrapposte a distanza di tempo.
Figura 5
La figura 6 mostra le oscillazioni del pendolo nei vari istanti (rappresentati su riquadri differenti) di sei interi periodi. Si noti il movimento che tende ad avere sempre ampiezza minore di oscillazione.
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| Figura 6 | Figura 6 per la stampa in rilievo |
La figura 7 riporta il grafico di una sinusoide indicando sull'asse delle ordinate l'ampiezza dell'onda e sull'asse delle ascisse il tempo.
Figura 7
Infine la figura 8 mostra un'onda sinusoidale nello spazio come successione di momenti di compressione e rarefazione.
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| Figura 8 | Figura 8 per la stampa in rilievo |
E' interessante notare la praticità, di una rappresentazione su assi cartesiani (ampiezza su tempo) in quanto possiamo velocemente localizzare l'ampiezza in funzione del tempo trascorso. Non bisogna confondere, però tale grafico come il disegno della traiettoria di molti punti o come un percorso reale di un punto, ma considerarlo semplicemente come una rappresentazione pratica di una oscillazione. Un modo teorico per ottenere un simile grafico come quello di figura 7 precedente, é quello di munire il nostro pendolo nella parte più bassa di un pennino in modo che possa tracciare il grafico su un rullo di carta che scorre a velocità costante.