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5 Descrizione della prova
UNITÀ 27 • Le onde meccaniche 143
Prima di tutto dobbiamo cercare di capire in quale modo possiamo misurare la lunghezza d’onda. Nella
vaschetta dell’ondoscopio, tramite una sbarretta che vibra con una frequenza opportuna, vengono create
delle onde regolari. Grazie a un proiettore, le onde vengono visualizzate su un foglio bianco, posto su
un piano sotto il fondo trasparente dell’ondoscopio. Dato che con le onde in movimento sarebbe difficile
rilevare λ, si varia la frequenza dello stroboscopio (che produce una successione di rapidi flash) fino
a farla coincidere con quella dell’onda: il risultato è che quest’ultima appare ferma. Segnando con la
matita sul foglio di carta sottostante le creste dell’onda, che appaiono più chiare, è così possibile pervenire
alla determinazione della lunghezza d’onda. (Più avanti vedremo in quale maniera si corregge
l’effetto di ingrandimento dovuto alla proiezione delle immagini dalla vasca al piano di appoggio.)
Dopo aver letto la f sul display dello stroboscopio digitale, si utilizza la formula:
v = λ ⋅f
Passiamo a questo punto alle istruzioni da seguire.
a) Versa nella vaschetta l’acqua, fino a raggiungere una profondità di 0,5 ÷ 1,0 cm. Inoltre, se sul fondo
trasparente della vaschetta non c’è una scala graduata, metti sul fondo, parallelamente ai bordi laterali,
un oggetto di lunghezza nota L (per esempio un righello di 20 cm):
L = (… ± …) cm
b) Accendi il proiettore e segna con una matita, sul foglio che si trova sul piano su cui è
appoggiato l’ondoscopio, gli estremi dell’oggetto immerso (o meglio la distanza fra 0
e 20 cm del righello), misurando la distanza fra di essi con l’asta millimetrata:
L′ =(… ± …) cm
L
Quindi togli l’oggetto (il righello) dall’acqua. La conoscenza del rapporto L/L′ ti permetterà
di risalire dalle lunghezze d’onda misurate sul foglio a quella reale, in quanto la
proiezione provoca un ingrandimento (vedi fig. 2).
c) Se è possibile regolarla (talvolta non lo è), scegli il valore della frequenza di vibra-
L‘
zione e accendi il sistema che fa oscillare la sbarretta. Vedrai nella vaschetta propagarsi
le onde e sul foglio bianco muoversi le loro proiezioni (le parti chiare sono le
Figura 2
creste e le parti scure le gole).
d) Aziona lo stroboscopio, che farà lampeggiare rapidamente la luce, regolando la sua
frequenza fino a quando l’immagine delle onde sul foglio non risulta ferma. Questo
vuol dire che tra un flash e quello successivo l’onda è avanzata esattamente di λ: è per
questo motivo che dove c’era una cresta appare un’altra cresta e, di conseguenza,
l’onda sembra ferma.
(In realtà, tale effetto lo si potrebbe avere anche se la frequenza dello stroboscopio
fosse un multiplo della frequenza di vibrazione della sbarretta. Tuttavia, quando la
frequenza dello stroboscopio diventa il doppio di quella delle onde, si vede sul foglio
la lunghezza d’onda diventare la metà rispetto alla precedente immagine fissa; pos-
d
siamo allora essere sicuri che la frequenza corretta è quella di prima. In certi casi
puoi avere addirittura la sensazione che l’onda torni indietro…).
e) Rileva il valore della frequenza sul frequenzimetro collegato allo stroboscopio (da
d‘
inserire in colonna 1 nella tabella a pagina seguente) e la corrispondente incertezza
(colonna 2):
Figura 3
f = (… ± …) Hz
f) Segna sul foglio le posizioni di una cresta e di un’altra non immediatamente successiva (fig. 3) e
misura la distanza fra di esse (in colonna 3 metti d′ e in colonna 4 la sua incertezza, che nei dati campione
abbiamo preso pari a 0,5 cm, avendo la misurazione un’imprecisione sicuramente maggiore di
un millimetro):
d′ =(… ± …) cm
Il fatto di misurare più lunghezze d’onda è finalizzato a ridurre l’incertezza di λ. Come constaterai, in
questa prova le incertezze hanno un’incidenza rilevante.
g) Se ti è possibile, ripeti le istruzioni dalla c alla f per modificare un certo numero di volte (comunque
almeno quattro) la frequenza della sbarretta e quindi delle onde, trovando così altre serie di dati.
La parte esecutiva è così conclusa.
S. Fabbri, M. Masini – Phoenomena, Laboratorio di Fisica – © 2011, SEI Società Editrice Internazionale, Torino