Questo articolo spiega cosa sono le oscillazioni in fisica. Troverai il significato di un’oscillazione, esempi di movimenti che producono oscillazioni, le loro proprietà e quali sono i diversi tipi di oscillazioni.
Cos’è un’oscillazione?
Un’oscillazione è ogni oscillazione di un movimento oscillatorio. In altre parole, un’oscillazione è una variazione ripetitiva nel tempo di un sistema attorno ad una posizione centrale (o posizione di equilibrio).
Quindi, quando un corpo ripete un movimento tra due posizioni, oscilla. Le oscillazioni sono quindi ciascuno dei movimenti avanti e indietro che compie il corpo mobile, cioè il movimento da un’estremità all’altra e di nuovo all’estremità iniziale.
Ad esempio, il movimento di un pendolo è un movimento oscillatorio e, quindi, oscilla. Sicché ogni movimento che fa la massa sospesa al pendolo da un’estremità all’altra per ritornare a questa estremità è un’oscillazione.
Esempi di oscillazioni
Una volta vista la definizione di oscillazione, in questa sezione vedremo diversi esempi di movimenti che effettuano oscillazioni per comprenderne appieno il significato.
Esempi di movimenti con oscillazioni:
- Le oscillazioni di una massa pendevano da una molla.
- Oscillazioni di un pendolo.
- Le oscillazioni compiute dalle corde di una chitarra.
- Oscillazioni d’onda generate dal lancio di un sasso in una pozza d’acqua.
- Oscillazioni delle onde elettromagnetiche.
Caratteristiche di un movimento oscillatorio
I movimenti che provocano oscillazioni hanno le seguenti caratteristiche:
- Allungamento (x) : è la posizione del corpo che esegue il movimento oscillatorio in un determinato istante. Rappresenta la separazione del corpo dalla sua posizione di equilibrio.
- Ampiezza (A) : è la massima estensione del movimento oscillatorio. È quindi la differenza tra la posizione massima e la posizione di equilibrio.
- Periodo di oscillazione (T) : è il tempo che impiega il corpo per compiere un’oscillazione completa, cioè è il tempo che impiega per compiere un giro completo.
- Frequenza di oscillazione (f) : è il numero di oscillazioni o vibrazioni che il corpo effettua nell’unità di tempo.
- Frequenza angolare o pulsazione (ω) : è la velocità con cui il corpo effettua le oscillazioni.
Nell’immagine seguente potete vedere la rappresentazione grafica dell’allungamento di un movimento oscillatorio in funzione del tempo.
Formula del moto oscillatorio
Con la seguente formula è possibile calcolare l’allungamento di un movimento oscillatorio in funzione dell’istante di tempo. Pertanto, l’equazione matematica che descrive le oscillazioni di un movimento oscillatorio è la seguente:
Oro:
-
è l’allungamento del corpo che compie il movimento oscillatorio.
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è l’ampiezza del movimento oscillatorio.
-
è la frequenza angolare o pulsazione.
-
è l’istante in cui viene calcolato l’allungamento.
-
è la fase iniziale del movimento oscillatorio.
Tipi di oscillazioni
I tipi di oscillazioni sono:
- Oscillazioni libere : Il sistema oscilla da un lato all’altro e rimarrebbe tale indefinitamente se non esistessero le forze dissipative. Ad esempio, le oscillazioni compiute da una massa sospesa ad una molla.
- Oscillazioni smorzate : le oscillazioni del sistema diventano sempre più piccole a causa dell’attrito o di altra resistenza. Pertanto, l’ampiezza di questo tipo di oscillazioni diminuisce gradualmente fino a raggiungere un punto in cui il sistema smette di oscillare e ritorna alla sua posizione di equilibrio. Ad esempio, il movimento oscillatorio di un pendolo.
- Oscillazioni forzate : il sistema oscilla a causa dell’azione di una forza periodica esterna, per cui se la forza cessa, il sistema smette di oscillare. Ad esempio il movimento oscillatorio che un bambino compie sull’altalena grazie alla spinta di un’altra persona.