Frequenza di risonanza

Messaggioda ummo89 » 19/11/2012, 11:34

Cosa sapete delle frequenze di risonanza ?
Qualsiasi corpo può essere messo in risonanza ?

Ad esempio se prendiamo un bicchiere di cristallo (penso anche di vetro) , lo colpiamo con una forchetta di metallo ed analizziamo il suono prodotto con un microfono collegato ad un oscilloscopio dovremmo riuscire a misurare la sua frequenza di risonanza . . . poi "sparando" tale frequenza verso il bicchiere con una cassa acustica ,esso dovrebbe iniziare a vibrare fino a rompersi . . . giusto ?

Ora mi stavo chiedendo, è possibile fare lo stesso con qualsiasi tipo di materiale ? Ad esempio se prendo un ciocco di legno e faccio la stessa cosa, riesco a misurare la sua frequenza di risonanza e a farlo vibrare,oppure no ?

Aspetto delucidazioni da qualcuno che sicuramente ne sa meglio di me... :D
ummo89
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Re: Frequenza di risonanza

Messaggioda Faussone » 19/11/2012, 23:28

ummo89 ha scritto:Qualsiasi corpo può essere messo in risonanza ?

Qualsiasi corpo caratterizzato da masse e elasticità, distribuite o concentrate, vibra secondo alcune frequenze caratteristiche. Un corpo continuo, cioè non caratterizzato da sole masse e elementi elastici concentrati in uno o più punti, possiede infiniti modi di vibrare.
I modi di vibrare più semplici sono quelli a frequenze più basse. Questi sono anche i più pericolosi perché è più facile, attraverso una forzante periodica di frequenza pari a una frequenza bassa di risonanza, forzare il corpo a vibrare con ampiezze di vibrazione sempre maggiori fino a rottura (come aumentare l'oscillazione di un pendolo spingendolo un pochino al momento giusto quando inverte la sua velocità).

Le frequenze più alte sono meno pericolose, perché essendo più alte hanno anche uno smorzamento maggiore e perché corrispondono a modi di vibrare più complessi quindi meno facilmente eccitabili.

ummo89 ha scritto:Ad esempio se prendiamo un bicchiere di cristallo (penso anche di vetro) , lo colpiamo con una forchetta di metallo ed analizziamo il suono prodotto con un microfono collegato ad un oscilloscopio dovremmo riuscire a misurare la sua frequenza di risonanza . . . poi "sparando" tale frequenza verso il bicchiere con una cassa acustica ,esso dovrebbe iniziare a vibrare fino a rompersi . . . giusto ?

Corretto, in quel caso percuotendo il bicchiere si misura la frequenza di vibrazione più semplice, detta anche fondamentale, (in realtà il bicchiere percosso vibra secondo più modi sovrapposti, ma la frequenza avvertita maggiormente è quella fondamentale) la forzante poi sarà l'onda di pressione acustica che va ad eccitare quella frequenza corrispondente al primo modo di vibrare del bicchiere.

Per fare un esempio più facile, per una corda che vibra il primo modo di vibrare corrisponde al modo più intuitivo in cui gli estremi della corda sono fissi e il resto della corda vibra col punto di mezzo della corda che subisce lo spostamento maggiore; gli altri modi di vibrare invece sono più complessi: alcuni punti della corda, oltre agli estremi, non si muoveranno e la corda vibra a frequenze più alte. I suonatori di chitarra sanno come far vibrare una corda secondo modi di vibrazione diversi da quello fondamentale: sono i cosiddetti armonici della corda. Quando la corda suona perché eccitata dal suonatore vibra secondo più modi sovrapposti di cui i primi sono quelli più importanti e che si sentono maggiormente (la nota corrispondente infatti al primo modo, quello fondamentale), i modi di vibrare sovrapposti contribuiscono al cosiddetto timbro del suono.


ummo89 ha scritto:Ora mi stavo chiedendo, è possibile fare lo stesso con qualsiasi tipo di materiale ? Ad esempio se prendo un ciocco di legno e faccio la stessa cosa, riesco a misurare la sua frequenza di risonanza e a farlo vibrare,oppure no ?


Sì, come detto in precedenza tutti i corpi vibrano secondo frequenze proprie. In alcuni casi però le frequenza di vibrazione possono essere molto alte così da non avere effetti pericolosi per il fenomeno della risonanza.
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Re: Frequenza di risonanza

Messaggioda ummo89 » 20/11/2012, 13:02

Grazie per le spiegazioni . . . ma il fatto di misurare la frequenza di vibrazione di un corpo tramite l'analisi del suono prodotto colpendolo vale per tutti i tipi di materiali/oggetti oppure no?

Ci sono altre tecniche per misurare la frequenza di vibrazione ?
Ad esempio i forni a microonde generano una frequenza di 2,4 Ghz che è la frequenza di risonanza dell'acqua , giusto ?
Come hanno fatto a capire che era proprio 2,4 Ghz .. . sono andati a tentativi ?
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Re: Frequenza di risonanza

Messaggioda Faussone » 21/11/2012, 14:31

ummo89 ha scritto:Grazie per le spiegazioni . . . ma il fatto di misurare la frequenza di vibrazione di un corpo tramite l'analisi del suono prodotto colpendolo vale per tutti i tipi di materiali/oggetti oppure no?


Può valere per gli oggetti che percossi vibrano abbastanza a lungo. Se la vibrazione si smorza subito (per esempio se la frequenza di vibrazione libera è molto alta) non è possibile.

ummo89 ha scritto:Ad esempio i forni a microonde generano una frequenza di 2,4 Ghz che è la frequenza di risonanza dell'acqua , giusto ?
Come hanno fatto a capire che era proprio 2,4 Ghz .. . sono andati a tentativi ?


Per questo il discorso è diverso, la vibrazione di cui parli non è la vibrazione di tipo meccanico descritta prima (un fluido come l'acqua non vibra nei termini descritti), ma la vibrazione molecolare la cui ampiezza è funzione della temperatura.
Qui entrano concetti di fisica microscopica (la fisica classica non basta più e occore la fisica quantistica) di cui non so quasi nulla, quindi non posso dirti alcunchè a proposito.
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