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L’esperimento mostra le frequenze caratteristiche di una membrana quadrata.
La membrana utilizzata è un quadrato di acciaio abbastanza sottile, ma non semplice da piegare (operazione da non fare per non rovinare la membrana!)
Un supporto collegato a un altoparlante sollecita la membrana al centro. Le estremità della membrana sono libere di muoversi.
Si imposta tramite un generatore di segnali elettrici la frequenza del segnale che viene inviato all’altoparlante.
L’onda meccanica prodotta al centro della piastra si propaga verso le estremità della membrana. Parte dell’energia trasmessa dall’altoparlante alla piastra produce onde di pressione nell’aria. Il suono ha un volume che diventa più alto alle frequenze caratteristiche della piastra.
Parte dell’energia dell’onda meccanica che percorre la piastra invece viene riflessa alle estremità, e le onde riflesse interferiscono con quelle prodotte dal supporto mobile centrale.
La composizione delle onde che si propagano sulla piastra origina alle frequenze caratteristiche delle onde che prendono il nome di onde stazionarie.
Se si lascia cadere un po’ di sabbia sulla piastra è possibile vedere che in condizioni di risonanza la sabbia si allontana dai ventri delle onde stazionarie che si formano sulla membrana e si accumula sulle linee nodali.
Puoi approfondire l’argomento studiando il lavoro di Ernst Chladni che per primo (senza strumenti elettronici e altoparlante) ha studiato il fenomeno (in italiano o in inglese) oppure cercare ulteriore materiale su web.