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Studio dell'equazione di un'onda armonica

Data l'equazione di un'onda armonica si chiede di determinare frequenza, ampiezza, lunghezza d'onda e velocità dell'onda

L'equazione di un'onda armonica che si propaga lungo una corda è:

y = 0,02 ∙ cos[π ∙ (2∙x - 10∙t)]

Determinare frequenza, ampiezza, lunghezza d'onda e velocità.

Svolgimento dell'esercizio

Data l'equazione di un'onda armonica, l'esercizio chiede di determinare frequenza, ampiezza, lunghezza d'onda e velocità dell'onda.

Per risolvere l'esercizio bisogna confrontare l'equazione data con la funzione d'onda che descrive le onde armoniche:

legge di una armonica y(x,t)

La fase iniziale dell'onda è nulla.

Possiamo ricavare dunque immediatamente l'ampiezza a, che è il coefficiente che moltiplica davanti la funzione coseno:

a = 0,02 m

Dal confronto delle due equazioni ricaviamo che:

2 ∙ π ∙ v ∙ t / λ = π ∙ 10 ∙ t

Ricordando il legame che intercorre tra velocità, lunghezza d'onda e frequenza:

v = λ ∙ f

Da cui:

f = v / λ

si ha che:

v / λ = f = 10/2 = 5 Hz

Per ricavare la lunghezza d'onda partiamo dal confronto della prima parte dell'equazione dell'onda:

2 ∙ π ∙ x / λ = 2 ∙ π ∙ x

Da cui:

λ = 1 m

La velocità dell'onda infine risulta:

v = λ ∙ f = 1 ∙ 5 = 5 m/s

Pertanto l'onda armonica che si propaga lungo una corda secondo la seguente equazione d'onda:

y = 0,02 ∙ cos[π ∙ (2∙x - 10∙t)]

presenta:

  • frequenza di 5 Hz;
  • ampiezza d'onda di 0,02 m;
  • lunghezza d'onda di 1 m;
  • velocità di 5 m/s.

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