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Coppia di pendoli risonanti

Sfruttiamo la risonanza
Sfruttando la risonanza è possibile fare in modo che due pendoli si muovano percorrendo cicli identici.

Coupled Pendulums Main
Coupled Pendulums Mat

Strumenti e materiale

  • Nastro adesivo
  • Una cannuccia
  • Forbici
  • Quattro monete da 5 centesimi
  • Due graffette
  • Spago sottile
  • Due matite

Assemblaggio

  1. Fissate le matite al bordo di un tavolo con il nastro adesivo.
  2. Tagliate due pezzi di spago uguali (lunghi 20-30 cm) e mettete una graffetta a un’estremità di entrambi.
  3. Legate l’altra estremità di ciascun pezzo di spago all’estremità di una matita e regolate il nodo in modo da ottenere due pendoli della stessa lunghezza.
  4. Fissate due monete a ciascuna graffetta.
  5. Accorciate la cannuccia con le forbici (15 cm), praticate delle piccole fessure ai lati e utilizzate la cannuccia per collegare i due pendoli.

Ecco che cosa dovete fare e che cosa noterete

Tirate leggermente uno dei due pendoli verso di voi e fatelo partire.

Noterete che, dopo qualche oscillazione, anche il secondo pendolo comincerà a muoversi avanti e indietro, e lo farà con la stessa frequenza del primo.

Ad ogni oscillazione l’ampiezza del secondo pendolo aumenterà, quindi arriverà più in alto. Alla fine, i due pendoli si muoveranno sincronizzati: il secondo si muoverà in risonanza rispetto al primo.

Che cosa accade?

Ogni pendolo ha un periodo di vibrazione naturale che dipende unicamente dalla sua lunghezza. Ad esempio, un peso legato all’estremità di uno spago lungo 25 centimetri completa la sua oscillazione (avanti e indietro) in circa 1 secondo.

I due pendoli di questa attività hanno la stessa frequenza naturale perché hanno la stessa lunghezza.

Il primo pendolo, oscillando, fa muovere avanti e indietro anche la cannuccia con la stessa frequenza. Ogni volta che il primo pendolo completa un ciclo di oscillazione, la cannuccia, muovendosi, dà una piccola spinta al secondo, come quando qualcuno spinge un bambino sull’altalena.

Dal momento che la cannuccia spinge al ritmo della frequenza naturale del secondo pendolo, il peso oscilla arrivando sempre più in alto ad ogni spinta successiva.

Going Further

Immagina di essere fermo con la tua auto a un semaforo rosso e che un pannello della portiera allentato inizi a vibrare rumorosamente. Cosa lo fa vibrare energicamente anche se l'auto è ferma?

Come i pesi oscillanti di un pendolo, anche il pannello della portiera dell'auto ha una frequenza naturale. In questo caso, i pistoni che si muovono su e giù quando l'auto è al minimo hanno la stessa frequenza di risonanza del pannello della portiera.

Come la cannuccia nel test del pendolo, il metallo tra il motore e la portiera dell'auto trasmette le forze di spinta e di trazione che finiscono per far vibrare violentemente il pannello della portiera. Ogni piccolo movimento della carrozzeria dell'auto fa vibrare il pannello della portiera sempre di più, fino a quando l'ampiezza della vibrazione è così grande da essere percepita.

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