PhysicsWaves for iOS

Descrizione

L'app Waves è composta da una raccolta di cinque diverse simulazioni che si occupano di onde in movimento, onde stazionarie e battiti. Esistono due diverse simulazioni di onde viaggianti, una per le onde trasversali e un'altra per le onde longitudinali. Esistono anche due simulazioni per le onde stazionarie, una per le onde trasversali e una per le onde longitudinali.

Simulazione 1 - Onde trasversali che viaggiano. Vengono mostrate due onde viaggianti indipendenti. È possibile regolare l'ampiezza e la frequenza di ciascuna onda individualmente. Questo simula il movimento delle onde che viaggiano lungo le corde, quindi puoi anche studiare come la regolazione della tensione applicata a una corda e/o il peso della corda (tramite la massa per unità di lunghezza) influisce sull'onda su quella corda.

Simulazione 2 - Onde stazionarie trasversali. Questo è un modello di onde stazionarie su una corda fissata (in altre parole, tenuta in posizione) ad entrambe le estremità. Un esempio di tale corda potrebbe essere una corda di chitarra o una corda di pianoforte. Utilizzando i pulsanti, è possibile scegliere tra la visualizzazione dell'onda stazionaria fondamentale (frequenza più bassa) o la visualizzazione della seconda, terza, quarta o quinta armonica della fondamentale. Le frequenze delle armoniche sono multipli interi della frequenza della fondamentale. Si noti che l'onda stazionaria è una sovrapposizione (somma) di due onde viaggianti identiche, una che si muove a destra e l'altra a sinistra. Poiché la corda è fissata ad entrambe le estremità, le onde stazionarie devono avere nodi (punti di movimento zero) alle estremità.

Simulazione 3 - Battiti. Il fenomeno dei battiti è un altro esempio di sovrapposizione. In questo caso, le due onde hanno frequenze leggermente diverse, quindi passano gradualmente dall'essere completamente in fase l'una con l'altra (dove l'onda risultante ha una grande ampiezza) all'essere completamente sfasata l'una con l'altra (dove l'onda risultante ha un piccola ampiezza) al ritorno in fase. L'aumento e la diminuzione del volume dell'onda è ciò che chiamiamo battiti: la frequenza del battito è uguale alla differenza di frequenza tra le due singole onde.

Simulazione 4 - Onda viaggiante longitudinale. Questa è una simulazione di come le onde sonore si propagano nell'aria. La parte superiore dello schermo mostra una rappresentazione trasversale dell'onda che viaggia, con la rappresentazione longitudinale al di sotto. Viene mostrata l'onda longitudinale che passa attraverso un tubo, ma il tubo non è necessario. Il movimento dei punti rappresenta il movimento medio di tutte le molecole d'aria che si trovano in prossimità dei punti. Si noti che non esiste un flusso netto di molecole d'aria in nessuna direzione: le molecole oscillano in media attorno a una posizione di equilibrio per trasferire l'energia dell'onda attraverso l'aria.

Simulazione 5 - Onde stazionarie longitudinali. Questa simulazione mostra alcune delle varie onde stazionarie che possono verificarsi in una canna: questo è un modello di ciò che accade negli strumenti a fiato come canne d'organo, flauti, ecc. Come con la simulazione 4, la parte superiore dello schermo mostra una rappresentazione trasversale di l'onda stazionaria, con la rappresentazione longitudinale mostrata sotto quella. L'estremità sinistra del tubo è sempre aperta in questa simulazione e puoi scegliere se lasciare aperta l'estremità destra o chiuderla. Ad un'estremità aperta, le molecole d'aria sono libere di muoversi e l'onda stazionaria ha un anti-nodo (un punto di massimo spostamento dall'equilibrio) per lo spostamento della molecola. A un'estremità chiusa, le molecole non sono libere di muoversi, quindi l'onda stazionaria ha un nodo per lo spostamento delle molecole (cioè le molecole non si muovono lì). Ciò porta a condizioni di risonanza diverse per il tubo, quindi le frequenze che producono onde stazionarie in un tubo aperto sono diverse dalle frequenze che danno onde stazionarie quando il tubo ha un'estremità chiusa.