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Esercizio sulle onde

  

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Su una chitarra sono montate due corde della stessa lunghezza $L$, la prima di diametro doppio rispetto alla seconda. La forza che agisce sulla seconda corda è pari a $0,4 N$.
a) Determinare la forza necessaria sulla prima corda affinché si ottenga la stessa nota.
b) Supponendo un diametro di $0,4 mm$ per la prima corda e una lunghezza di $0,55 mm$, determinare la nota ottenuta, l'equazione dell'onda sulla corda, le sue caratteristiche e rappresentarla graficamente.
c) Determinare l'equazione dell'onda sonora prodotta, le sue caratteristiche e rappresentare l'onda all'istante $t =0 s$.
d) Determinare quali note si ottengono dimezzando progressivamente la lunghezza della corda.
e) Vengono fatte vibrare contemporaneamente la corda intera e l'altra dimezzata. Determinare l'equazione del suono sovrapposto che si ottiene, individuare le velocità di fase e di gruppo, la frequenza dell'onda e la frequenza della portante e rappresentare l'onda all'istante $t =2 s$.
f) Considerando un'intensità di $70 db$ percepita da un'ascoltatrice distante $2 m$ dalla chitarra, determinare la potenza emessa $\left( I _0=10^{-12} W / m ^2\right)$.

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Tensione F2 = 0,4 N;

stessa lunghezza  L; stessa  lunghezza d'onda λ;

per avere la stessa nota, la frequenza f deve essere la stessa; stessa lunghezza d'onda = λ

velocità = λ * f; stessa velocità sulla corda;

v = radicequadrata (F / d);

d = densità lineare = massa / L ;

diametro 1 = 2 * (diametro 2);

raggio 1 = 2 (raggio 2),

r1 = 2 * r2

la massa è proporzionale al volume della corda:

V2 = π (r2)^2 * L 

V1 = π (2 * r2)^2 * L = 4 V2;

la massa m1 = 4 m2;

la densità lineare delle corde: la prima ha densità lineare che è  4 volte la seconda  

d1 = 4 d2

v = radicequadrata (F / d);

F1 / d1 = F2 / d2;

F2 = 0,4 N;

F1 / (4 d2) = 0,4 / d2;

F1 / 4 = 0,4;

F1 = 0,4 * 4 = 1,6 N; la corda più grossa deve essere più tesa.

Una corda di chitarra lunga L = 0,55 mm mi sembra difficile da immaginare.

Forse L = 0,55 m?

Per la prima armonica: λ = 2L.

 

livello sonoro =  β = 70 dB;

 β = 10 Log(I / Io);

 Log(I / Io) = β/10 = 70/10;

I / Io = 10^7;

I = 10^-12 * 10^7;

I = 10^-5 W/m^2; intensità del suono = (Potenza emessa / Area = watt / m^2);

Area di una sfera a 2 metri di distanza dalla sorgente: raggio = 2 m;

(A sfera)= 4 π r^2 = 4 *3,14 * 2^2 = 54,4 m^2;

Potenza = I * Area;

P = 10^-5 * 54,4 = 5,44 * 10^-4 Watt.

 



Risposta
SOS Matematica

4.6
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