Questo articolo spiega cosa sono i moti periodici in fisica e quali sono le loro caratteristiche. Vengono inoltre presentati esempi di movimenti periodici e, inoltre, potrai vedere quali sono i diversi tipi di movimenti periodici.
Cos’è un movimento periodico?
In fisica un movimento periodico è un movimento che si ripete periodicamente nel tempo, ovvero un movimento periodico è quel movimento che si ripete ad ogni intervallo di tempo prefissato.
Il periodo è il tempo necessario per ripetere il movimento periodico. Pertanto un corpo che descrive un moto periodico ritornerà nella stessa posizione dopo un certo tempo.
Ad esempio, il movimento di un pendolo è un movimento periodico. La massa appesa al pendolo oscilla da un lato all’altro e passa periodicamente nella stessa posizione, quindi è un movimento periodico.
In fisica, l’attrito viene spesso trascurato quando si studia il movimento periodico, quindi si presume che la particella che esegue il movimento periodico oscilli indefinitamente.
Esempi di movimenti periodici
Ora che conosciamo la definizione di movimento periodico, vedremo diversi esempi di movimenti periodici per completare la comprensione del concetto.
Esempi di movimenti periodici:
- Il movimento di un pendolo.
- Il movimento oscillatorio di una massa sospesa ad una molla.
- Movimento rotatorio compiuto dalle pale di un ventilatore.
- Il movimento ripetitivo di un battito cardiaco.
- Il movimento avanti e indietro di un’altalena.
Caratteristiche di un movimento periodico
I movimenti periodici sono definiti dai seguenti elementi:
- Oscillazione (o ciclo) : è il movimento che il corpo compie da una posizione fino a ritornare in quella stessa posizione.
- Periodo (T) : è il tempo impiegato dal corpo per compiere un’oscillazione completa.
- Frequenza (f) : è il numero di oscillazioni o vibrazioni che il corpo compie nell’unità di tempo.
- Frequenza angolare o pulsazione (ω) : è la velocità con cui il corpo effettua le oscillazioni.
- Fase (φ) : è l’angolo che rappresenta lo stato di oscillazione del corpo in un dato istante.
- Fase iniziale (φ 0 ) : è l’angolo che rappresenta lo stato iniziale di oscillazione del corpo.
- Allungamento (x) : è la posizione del corpo che assume l’oscillatore in un determinato istante.
- Posizione di equilibrio : è la posizione in cui si troverebbe il corpo se su di esso non agisse alcuna forza.
- Ampiezza (A) : è la massima estensione del movimento oscillatorio. È quindi la differenza tra la massima estensione e la posizione di equilibrio.
Tipi di movimenti periodici
In fisica si studiano principalmente i seguenti tre tipi di movimenti periodici :
- Movimento vibrazionale armonico semplice .
- Movimento del pendolo .
- Moto circolare uniforme .
Moto vibrazionale armonico semplice
Il moto vibrazionale armonico semplice (SVM) è un movimento periodico in cui un corpo in movimento compie un percorso oscillatorio. Cioè, in un semplice movimento armonico il corpo oscilla ripetutamente da un lato all’altro della sua posizione di equilibrio.
Così il corpo che descrive un semplice movimento armonico si allontana e si avvicina ripetutamente dalla sua posizione centrale, che è la sua posizione di equilibrio.
Ad esempio, un oggetto sospeso a una molla fissata al soffitto è in semplice movimento vibratorio armonico (trascurare l’attrito dell’aria) mentre si muove verso il basso a causa della gravità e poi risale a causa della forza elastica della molla, che produce un movimento oscillatorio. attorno alla sua posizione di equilibrio.
movimento del pendolo
Il moto pendolare è il movimento compiuto dalla massa sospesa ad un pendolo. Cioè, il movimento del pendolo è un movimento che descrive un corpo sospeso da una base fissa che oscilla da un lato all’altro.
Ad esempio, il movimento effettuato da un orologio a pendolo è un movimento a pendolo. Allo stesso modo, anche il movimento fatto da un bambino che si dondola e il movimento di un metronomo sono esempi di movimenti del pendolo.
Moto circolare uniforme
In fisica, il moto circolare uniforme (UCM) è il movimento descritto da un corpo che ruota attorno ad un asse con velocità angolare e raggio costanti. Pertanto un corpo che compie moto circolare uniforme ha una traiettoria circolare.
Ad esempio, un’auto su una ruota panoramica compie un movimento circolare uniforme, perché ruota con una velocità angolare costante e anche il raggio dall’auto al centro della ruota è costante durante l’intero movimento rotatorio.
Moto periodico e moto oscillatorio
Infine, vedremo qual è la differenza tra movimento periodico e movimento oscillatorio, poiché sono due tipi di movimento simili ma il loro significato è leggermente diverso.
Un movimento oscillatorio è un movimento descritto da una particella che oscilla attorno a una posizione di equilibrio. Cioè, quando una particella si muove periodicamente da un lato all’altro, compie un movimento oscillatorio.
La differenza tra un movimento periodico e un movimento oscillatorio è che un movimento periodico implica solo che il corpo ripeta periodicamente la sua posizione, invece in un movimento oscillatorio il corpo ripete periodicamente la sua posizione e, inoltre, si muove attorno ad una posizione di equilibrio.
Pertanto il movimento oscillatorio è sempre movimento periodico, ma il movimento periodico non è necessariamente movimento oscillatorio. Ad esempio, il movimento circolare uniforme è un movimento periodico ma non oscillatorio, perché la posizione della particella si ripete ad ogni intervallo di tempo fisso, ma non si verifica alcuna oscillazione attorno alla posizione di equilibrio.