Disegni di sabbia

Selezionando una frequenza corrispondente ad uno dei modi normali di oscillazione della piastra, si creano onde stazionarie nel metallo per il fenomeno della risonanza.

Le onde stazionarie sono figure d’interferenza tra onde identiche che si muovono in senso opposto e sono caratterizzate da punti che non oscillano mai (i nodi) e punti in cui l'oscillazione è sempre massima (gli antinodi). È facile produrre un'onda stazionaria “monodimensionale” su una corda legata a un'estremità: facendo oscillare la corda all'estremità libera, l'onda si propaga lungo la corda. Quando giunge all'estremità vincolata, l'onda è riflessa e capovolta rispetto all'onda incidente, creando un fenomeno di interferenza. L'onda risultante è data dalla sovrapposizione delle due onde. Le lunghezze d'onda (e le frequenze) corrispondenti alla formazione di un'onda stazionaria sono considerate “risonanti”. Per tali valori la corda entra in risonanza, cioè oscilla con ampiezze relativamente alte, anche se la nostra mano produce un movimento piccolo.

Con le piastre di Chladni si possono produrre onde stazionarie bidimensionali. Su tali piastre si vengono a creare delle zone in cui la superficie è ferma (nodi) e delle altre in cui invece si muove con un’ampiezza amplificata rispetto al normale. A differenza della corda, i nodi non sono punti, ma linee (rette o curve).

La sabbia permette di visualizzare queste vibrazioni perché si dispone lungo le linee nodali creando schemi geometrici e disegni. Poiché la piastra ha più di una frequenza risonante, cambiando la frequenza cambia il disegno: più aumenta la frequenza più complessi diventano i disegni.

 

When resonating at a specific frequency, a metal plate is divided into regions that vibrate in opposite directions (antinodal lines), bounded by lines where no vibration occurs (nodal lines). In physics we call them standing waves. In one dimension, One easy example to understand standing waves is two people shaking either end of a jump rope. If they shake in sync the rope can form a regular pattern of waves oscillating up and down, with stationary points along the rope where the rope is almost still (nodes) and points where the arc of the rope is maximum (antinodes).

With Chladni plates we could see 2D standing waves, where nodes and antinodes are lines instead of points. By convering the plate with sand, the vibration causes the sand to move and concentrate along the nodal lines where the surface is still, outlining the nodal lines. The geometric patterns formed by these lines are what are now called Chladni figures.

Changes in the Chladni figures occur when frequency changes, since metal plates have more than one frequency of resonance.

 

Sala
Onde