Altri strumenti di misura - ITIS G. Galilei

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Altri strumenti di misura STRUMENTI PER MISURE DI TEMPO E DI FREQUENZA Qui ci si riferisce alla misura del tempo, inteso come “periodo”, impiegato da un corpo a compiere un ciclo. Indicando tale grandezza col simbolo T, il suo reciproco, 1/T, rappresenta il numero di periodi al secondo, cioè la frequenza f, o meglio il numero di giri (cicli) che la grandezza compie in un secondo. L’unità di misura della frequenza (s -1 ) è detta hertz [Hz]. Esempio: se un corpo impiega T = 3 s a percorrere una circonferenza, vuol dire che percorre 1/3 di circonferenza al secondo; se il corpo impiega T = 4 s a percorrere una circonferenza, vuol dire che percorre 1/4 di circonferenza al secondo ecc. La frequenza di un corpo in movimento è pari a 1 [Hz] quando tale corpo percorre 1 giro al secondo. Uno strumento di misura utilizzato per effettuare la misura del tempo e della frequenza è l’oscilloscopio. Oscilloscopio Lo strumento permette di visualizzare su uno schermo un segnale elettrico variabile nel tempo. Nel caso di un segnale alternato, è possibile visualizzare la forma dell’onda e rilevare perciò l’ampiezza, il periodo e la frequenza. L’oscilloscopio è dotato di un reticolo che facilita la misura del tempo, in quanto la forma dell’onda viene centrata verticalmente rispetto all’asse orizzontale del reticolo tramite un apposito comando di posizione verticale. Manovrando il comando di posizione orizzontale, si centra uno dei fronti dell’onda, il primo di sinistra sullo schermo, con una delle linee verticali del reticolo (la più vicina come posizione). Si contano quindi le divisioni e le frazioni di divisione di scala che intercorrono da sinistra a destra fra due fronti di salita (o di discesa), come rappresentato nella figura. Il conteggio viene effettuato, in orizzontale, lungo la linea centrale del reticolo, lungo la quale si è centrata la forma dell’onda. Il valore del tempo si ottiene moltiplicando la distanza così misurata per il fattore scala rappresentato dal valore di tempo scelto mediante l’apposito commutatore. Esempio: si misurano sul reticolo dell’oscilloscopio 3,3 divisioni il fattore scala sia di 0,2 [m s] (millisecondi) Il tempo, misurato direttamente, risulta: T = 3,3 · 0,2 = 0,66 [m s] (millisecondi) Indirettamente, tramite calcolo, è possibile ricavare la misura della frequenza, partendo dalla misura del periodo di un’onda. Esempio: se il periodo è T = 0,66 [m s], la frequenza risulta: f = 1/T = 1 / (0,66 · 10 -3 ) = 1515 [Hz] Appunti dalle lezioni di “Scienze e Tecnologie Applicate” tenute dal prof. Di Cara Nicola 2
Altri strumenti di misura STRUMENTI PER MISURE ACUSTICHE Il suono è una successione di compressioni e di rarefazioni dell’aria, che vengono percepite dall’orecchio umano come variazioni di pressione sulla membrana del timpano. Il suono si propaga con velocità diverse a seconda del materiale. Per esempio, nell’acciaio è circa 5 200 [m/s], nell’aria è circa 344 [m/s]. In generale, il suono si propaga più velocemente nei materiali che possiedono elevata elasticità e bassa densità. La velocità del suono aumenta con l’innalzamento della temperatura. L’orecchio umano ha la capacità di percepire suoni aventi frequenza tra 30 e 20 000 [Hz]. La figura seguente rappresenta l’onda del suono, che ha andamento sinusoidale, con base il tempo o la lunghezza. L’orecchio umano percepisce la variazione di ampiezza tra un picco positivo e quello successivo negativo. Al picco positivo corrisponde lo stato di compressione delle particelle d’aria, mentre al picco negativo si associa la condizione di rarefazione delle stesse. L’asse delle ascisse rappresenta la condizione di riposo. La pressione acustica, o pressione sonora, è la pressione rilevata dall’orecchio umano sul timpano. Essa varia con la distanza dalla sorgente del rumore ed è influenzata anche dalla capacità della stanza di assorbire o riflettere le onde sonore. Fonometro Il fonometro è uno strumento portatile elettronico che reagisce al suono in maniera simile a quella dell’orecchio umano. Nello strumento, la pressione sonora viene tradotta in un corrispondente segnale elettrico, a sua volta pesato con un particolare filtro. Appunti dalle lezioni di “Scienze e Tecnologie Applicate” tenute dal prof. Di Cara Nicola 3
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