ONDE E STRUMENTI NEL TEMPO - A.S. 2017-18 6 alunni - Classe 4I Liceo scientifico Leonardo da Vinci

ONDE E STRUMENTI
    NEL TEMPO
6 alunni – Classe 4I
Liceo scientifico Leonardo da Vinci
A.S. 2017-18

Che cos'è un onda?

“Un'onda è una perturbazione che, generata in un punto, si
    propaga nello spazio, trasportando energia ma non
                        materia.”

Nel corso della storia sono stati ideati numerosi strumenti
per misurare questo fenomeno. Di seguito ne elencheremo
    ed analizzeremo alcuni dei più importanti e la loro
                         evoluzione.

Il telescopio
Il 21 agosto 1609 Galileo Galilei rivoluzionò il mondo dell’astronomia: presentò al governo venez

Per la costruzione del suo telescopio, Galileo usò le sue mani: levigò le lenti, le combinò in mod

Tramite il suo genio, fu possibile quindi osservare per la prima volta il cosmo, con uno strumento

Diresse il suo strumento verso il cielo e la prima cosa che osservò fu la Luna, che non si rivelò l

Notò le regioni chiare e quelle scure, e ottenne le prime informazioni sui moti lunari. Osservò le

IL TELESCOPIO

Il telescopio è uno strumento che raccoglie la luce proveniente da un oggetto
lontano, la concentra in un punto detto fuoco e ne riproduce un'immagine
ingrandita.
È caratterizzato dal fatto di utilizzare un oculare di potenza ottica negativa,
ovvero divergente. Nella sua forma più semplice, è costituito da due sole lenti: la
lente obiettiva, piano-convessa o biconvessa, e la lente oculare, piano-concava o
biconcava
Il cannocchiale galileiano fu il primo ad avere una potenza tale da consentire a
Galileo di compiere le sue celeberrime scoperte astronomiche come
l'individualizzazione dei satelliti di diversi pianeti: Giove, Venere e la presenza
dei crateri lunari e delle macchie del sole.

ONDOSCOPIO

L’ondoscopio `e uno strumento di grande utilità per lo studio delle onde e
dei fenomeni ad esse collegati. Permette infatti di vedere fisicamente la
propagazione delle onde.
●   COMPONENTI
●LAMPADA A LUCE STROBOSCOPICA prodotta da fonti intermittenti come ad esempio un
dischetto rotante con diverse fenditure (chiaro-scuro) posto davanti alla luce. Essa dovrà essere,
ovviamente, azionata da un generatore di corrente.
●VASCHETTA in cui verrà versato il liquido e dove saranno prodotte le onde. Deve avere i bordi
rialzati per impedire al liquido di fuoriuscire e ricoperti di spugna per assorbire l'onda ed evitare,
quindi, la riflessione. Il fondo è trasparente.
●VIBRATORE ELETTRONICO, asta collegata a un alimentatore elettrico che produce le onde. La
loro frequenza ovvero il loro susseguirsi periodico è dovuto alla tensione dell'alimentatore, mentre
la forma d'onda è dovuta alla punta dell'asta.
●SPECCHIO posto sotto la vaschetta a 45°, che permette di riflettere l'ombra su uno schermo e,
quindi, di visualizzarla. Graficamente si può solo calcolare la lunghezza d'onda (λ) e quindi nota la
frequenza dedurre il periodo (T) e la velocità in quanto v=λ/T

OSCILLOSCOPIO

●L'oscilloscopio è uno strumento che visualizza graficamente
l'andamento di un segnale elettrico nel tempo (T). Esegue
misure di tipo qualitativo piuttosto che quantitativo, ossia
mostra il comportamento di una tensione (V).
●Tramite un pennello elettronico viene illuminato un punto
sullo schermo. Quale sia il punto dipende dai due sistemi di
deflessione orizzontale e verticale. Come si intuisce l'asse
verticale viene pilotato dal segnale d'entrata mentre quello
orizzontale dalla base tempi interna. In assenza di un segnale
entrante il punto viene mosso da sinistra a destra disegnando
una linea orizzontale piatta.

●Sul grafico verrà rappresentata la linea che descrive l'oscillazione: lo schermo
ha una griglia graduata solitamente con 8 divisioni verticali e 10 orizzontali.
Ogni quadretto ha 5 ulteriori suddivisioni per ogni asse, utili ad eseguire
misurazioni migliori.

INTERFEROMETRO

In fisica l'interferometro è lo strumento di base dell'interferometria che
permette di studiare gli effetti di composizione delle onde (in
particolare elettromagnetiche).Esso mette in evidenza le figure
risultanti da questi effetti tramite l'ausilio di particolari percorsi per la
luce monocromatica (in origine era utilizzata quella bianca, ed oggi
anche neutroni e piccoli atomi, sfruttando le proprietà ondulatorie della
materia).

Storia e applicazione
 ●

È stato storicamente importante l'esperimento di Michelson-Morley, condotto

Le applicazioni sono varie in astrofisica, dove lo studio interferometrico della l

SCIENZIATI CHE HANNO TEORIZZATO LA VELOCITA'
    DELLA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA
      NEL VUOTO E I RELATIVI STRUMENTI

DATA    SCIENZIATO   NAZIONE       METODO          VELOCITA'      INCERTEZZA
                                                   Km/s           Km/s

1600?   Galileo      Italia        Lanterna e      “Se non è
                                   schermi         istantanea è
                                                   straordinari
                                                   amente
                                                   rapida”
1675    Roemer       Francia       Astronomico     200.000

1729    Bradley      Inghilterra   Astronomico     304.000

1849    Fizeau       Francia       Ruota           313.300
                                   dentata
1862    Foucault     Francia       Specchio        298.000        500
                                   rotante
1906    Rosa &       U.S.A.        Teo. elettro-   299.781        10
        Dorsey                     magnetica
1950    Bol &        U.S.A.        Cavita a        299.792,5      3
        Hansent                    micro-onde
1954    Florman      U.S.A.        Interferometr   299.795,1      3,1
                                   o
1956    Edge         Svezia        Geodimetro      299.792,9      0,2

SISMOGRAFO

Il sismografo è lo strumento che viene utilizzato per registrare i fenomeni sismici. Si
        distingue dal sismometro, strumento che effettua la sola misura e non la
                              registrazione della stessa.
Il sismografo è costituito da una serie di elementi che consentono la rappresentazione
      grafica dell'andamento del segnale sismometrico nel tempo sotto forma di un
                                      sismogramma.
L'invenzione del primo sismografo viene spesso attribuita al cinese Zhang Heng ed è
   datata 132 d.C. Il suo apparecchio aveva una struttura estremamente ingegnosa ed
  elegante: all'interno di un'anfora, stava un pendolo che, se messo in oscillazione da
                        una scossa sismica, urtava alcune levette.

RADAR

●Si definisce radar un sistema elettronico capace di localizzare oggetti
non visibili a occhio nudo e per determinare distanza , velocità,forma e
dimensioni,sfruttando le proprietà di propagazione delle onde radio.
●Il primo sistema radar venne realizzato nel 1935 dal fisico britannico
Robert Watson-Watt il quale era stato incaricato di mettere a punto un
sistema di localizzazione degli aerei nemici. Il sistema, basato su
impulsi radio,venne subito adottato e fu il primo sistema di difesa
antiaerea britannico.

FUNZIONAMENTO DI UN RADAR

●Un apparecchio radar è formato da un trasmettitore, un antenna un
ricevitore e un indicatore. Il trasmettitore invia le radio-onde per mezzo
di un antenna direzionale, che le concentra in un fascio puntato nella
direzione desiderata. Quando il fascio colpisce un oggetto, viene
riflesso sotto forma di eco; il fascio riflesso ripercorre il cammino di
andata in direzione del trasmettiore e viene rilevato dall antenna del
ricevitore. Mediante un procedimento di amplificazione ed
elaborazione computerizzata dell eco,il ricevitore radar produce infine
un segnale visivo su uno schermo.

APPLICAZIONI :

Controllo del traffico aereo (rivela la rotta degli aerei in volo )
●

Monitoraggio dell inquinamento atmosferico
●

Controllo del traffico (misura la velocità dei veicoli)
●

●     Un esempio ne è l autovelox, il quale è un tipo di radar a
modulazione di frequenza funzionante sul principio dell effetto doppler.

STRUMENTI MUSICALI

Gli strumenti si possono classificare in base a diversi parametri. Di
particolare interesse per la fisica è il mezzo che produce le oscillazioni,
e quindi il suono. In secondo luogo il materiale di cui si compone lo
strumento. Inoltre l'onda sonora è una perturbazione che ha come
mezzo materiale l'aria, ma che non crea uno spostamento. Le onde
sonore sono onde longitudinali, che si spostano quindi tramite la
rarefazione e la compressione dell'aria.
●   https://youtu.be/KUrSiz5_27U

●La seguente tabella mostra le estensioni approssimative di alcuni
moderni strumenti musicali. Ogni strumento, naturalmente, non
produce un tono puro, ma un largo spettro di suoni armonici, differente
per ogni nota
●L'estensione raffigurata nella tabella si riferisce alla fondamentale
prodotta dagli strumenti, e non all'intero spettro. Infatti, se
consideriamo l'intero spettro possiamo osservare che gli armonici più
acuti prodotti da quasi tutti gli strumenti (voci incluse) raggiungono
facilmente il limite della gamma udibile.

RIFERIMENTI

●http://fisicaondemusica.unimore.it/Estensione_degli_strumenti_musica
li.html
http://users.libero.it/i3ltt/prova/fisica.htm
●

https://it.wikipedia.org/wiki/Telescopio
●

http://cultura.biografieonline.it/galileo-e-il-suo-telescopio/
●

●http://www.liceopascolibz.it/portalescuola/docenti/alessiofilippi/wp-
content/uploads/2006/12/ondoscopio.pdf
     https://it.wikipedia.org/wiki/Oscilloscopio
https://it.wikipedia.org/wiki/Sismografo
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