PROBLEMI SULLE ONDE E OSCILLAZIONI MECCANICHE


  1. Le ambulanze sono provviste di una sirena bitonale che emette un suono a 392 Hz (sol) e un secondo suono a 660 Hz (mi). Un'ambulanza viaggia alla massima velocità consentita (50 km/h) lungo un viale di un centro abitato; verso di lei si muove un ciclomotore che procede alla velocità di 33.2 km/h. Nelle condizioni date, la velocità del suono nell'aria vale 335 m/s.
    1. Nel temperamento equabile, quanti semitoni separano le due note emesse dalla sirena ? R
    2. Considera la nota mi emessa dall'ambulanza. Con quale frequenza viene ricevuta dalla persona sul ciclomotore ? Per fornire la risposta, immagina che la nota emessa dall'ambulanza sia prima ricevuta da un microfono fermo lungo la strada e poi emessa (come è stata ricevuta) da un altoparlante rivolto verso il ciclomotore.
    3. Quale dovrebbe essere la velocità del suono nell'aria per fare in modo che il microfono del punto precedente rilevi una frequenza f3= 699 Hz, corrispondente a una nota fa ?
    4. La terza corda di una chitarra classica emette lo stesso sol della sirena quando la sua lunghezza L= 65.4 cm viene dimezzata. Sulle istruzioni è scritto che, una volta accordata, quella corda è sottoposta a una tensione FT= 65.7 N. Quanto vale la densità lineare della corda ? (R)
  1. Nei pressi di una zona che sarà adibita a centro abitato è presente una sorgente sonora di potenza 0.5 W che irradia in campo libero. Per lo studio del "benessere acustico", vengono calcolate e poi verificate sperimentalmente le intensità prodotte alle distanze di 30 m, 60 m, 120 m, 150 m dalla sorgente.
    1. Calcola le intensità sonore e i corrispondenti livelli di intensità sonora prodotti a tali distanze
    2. Rappresenta in un grafico l'intensità sonora in funzione della distanza. In quale zona del grafico le variazioni dell'intensità sonora all'aumentare della distanza sono più marcate ?
    3. I valori limite diurni per un'area a intensa attività umana corrispondono a 65 dB circa. Quale sarà la distanza minima di osservanza per le nuove abitazioni ?
    4. Attorno a tratti ferroviari e autostradali, oppure nei pressi di industrie locali, si vedono spesso delle barriere come quelle della foto. Nel contesto che siamo esaminando, quale può essere la loro utilità ?


  1. Sulla superficie dell'acqua contenuta in una bacinella, due punte che salgono e scendono insieme generano due onde circolari colpendo la superficie nei punti A e B sempre nello stesso istante. Il periodo di oscillazione delle punte è T= 0.5 s e la lunghezza d'onda che si misura è 2 cm. La distanza orizzontale tra le due punte vale 20 cm.
    1. Calcola la frequenza delle onde e la loro velocità di propagazione nell'acqua [ R: 2.0 Hz, 4 cm/s]
    2. Considera un sistema di riferimento cartesiano ortogonale in cui i punti A e B hanno coordinate A(-10 cm; 0 cm) e B(+10 cm; 0 cm). Determina le coordinate dei punti C e D, nel piano cartesiano, che distano 12 cm da B e 16 cm da A. Nelle zone dove si trovano i punti C e D l'ampiezza di ciascuna delle due onde è pari a 80 cm. [R: (2.8;9.6) cm, (2.8;-9.6) cm]
    3. Quali sono le caratteristiche dell'interferenza nei punti C e D ? Illustra le ragioni della tua risposta e in particolare stabilisci qual'è, in quei punti, l'ampiezza dell'onda risultante. [R: 1.6 cm]
    4. Considera l'insieme dei punti, sulla superficie dell'acqua, che distano 12 cm da B. Qual'è la distanza da A dei punti più vicini a C in cui la superficie dell'acqua non si muove ? [R: AE= 15 cm, AF= 17 cm]
  1. Un amico ti racconta di aver avvertito due scosse di terremoto. Consultando il sito dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, ha però verificato che era stata registrata una sola scossa. Lui rimane dubbioso perchè ricorda bene di avere sentito la casa scuotersi due volte, con il secondo evento a distanza di circa sei secondi.
    1. Spiega al tuo amico perché un singolo terremoto può essere avvertito come due scosse distinte. Spiegagli come si chiamano e quali sono le caratteristiche fisiche che le distinguono.
    2. Nella zona in cui abitate le onde più veloci si propagano alla velocità di 2.7 km/s, mentre quelle più lente si spostano a 1.9 km/s. A partire dal racconto del tuo amico, fai una valutazione della distanza tra il punto in cui è avvenuto il terremoto e la casa del tuo amico.
    3. Nel grafico a fianco sono mostrate (in modo semplificato) le oscillazioni delle onde sismiche in funzione del tempo che, nell'asse orizzontale, è indicato in minuti. Dall'analisi del grafico determina in modo approssimativo la lunghezza d'onda delle onde P generate dal quel particolare terremoto.
    4. Rispondendo al punto b, hai capito che, dai dati di una stazione sismica, si può ottenere la distanza tra la stazione stessa e il punto in cui è avvenuto il terremoto. Ma in Italia ci sono più di 300 stazioni sismiche. Discuti come è possibile utilizzare i dati di più stazioni per individuare il punto sotto la superficie terrestre in cui è generato il terremoto

  1. Gli animali  fanno