Moto armonico: grandezze, grafico

Il concetto di moto armonico semplice si riferisce a un movimento oscillatorio rispetto a una posizione di equilibrio, caratterizzato da una forza diretta verso tale posizione. Questa forza è proporzionale alla distanza dalla posizione di equilibrio, come esprime la legge di Hooke con l’equazione F = − kx, dove F è la forza, x lo spostamento e k una costante. Questo sistema è noto come oscillatore armonico.

Connessione tra periodo, frequenza e velocità

In assenza di forze non conservative come l’attrito, l’oscillatore armonico oscillerà con uguale spostamento su entrambi i lati della posizione di equilibrio, con un periodo costante T e una frequenza ν, definita come il numero di eventi per unità di tempo. La relazione tra frequenza e periodo è ν = 1/T. Il periodo rappresenta il tempo necessario per completare un’oscillazione.

La velocità massima di un corpo di massa m si verifica quando attraversa la posizione di equilibrio ed è legata alla frequenza angolare ω, definita in radianti al secondo come ω = 2 πν.

Analisi dell’ampiezza e del movimento

L’ampiezza A rappresenta lo spostamento massimo dall’equilibrio e può essere espressa come d = A sen θ = A sen ωt = A sen 2 πνt, dove θ è l’angolo percorso nel tempo t. La velocità angolare ω dipende dall’angolo θ percorso nell’unità di tempo.

Applicazioni pratiche del moto armonico

Uno degli esempi più comuni di moto armonico è il pendolo, che può essere di diversi tipi:
– Pendolo semplice: costituito da una massa puntiforme sospesa a un filo inestensibile senza massa, oscilla sotto l’azione della gravità.
– Pendolo di torsione: caratterizzato da un disco sospeso a un filo con un peso applicato, rappresenta una variante del pendolo semplice.
– Pendolo fisico: una generalizzazione del pendolo semplice che mostra comportamenti oscillatori.

Il moto armonico è un concetto fondamentale in fisica e ha numerose applicazioni pratiche in diversi sistemi fisici.