I fattori che potrebbero influenzare il periodo di oscillazione

In fisica, un periodo è la quantità di tempo necessaria per completare un ciclo in un sistema oscillante come un pendolo, una massa su una molla o un circuito elettronico. In un ciclo, il sistema si sposta da una posizione di partenza, attraverso i punti massimo e minimo, quindi torna all'inizio prima di iniziare un nuovo ciclo identico. È possibile identificare i fattori che influenzano il periodo di oscillazione esaminando le equazioni che determinano il periodo per un sistema oscillante.

Il pendolo oscillante

L'equazione per il periodo (T) di un pendolo oscillante è:

T=2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}

dove π (pi) è la costante matematica, L è la lunghezza del braccio del pendolo e g è l'accelerazione di gravità che agisce sul pendolo. L'esame dell'equazione rivela che il periodo di oscillazione è direttamente proporzionale alla lunghezza del braccio e inversamente proporzionale alla gravità; quindi, un aumento della lunghezza di un braccio del pendolo determina un successivo aumento del periodo di oscillazione data un'accelerazione gravitazionale costante. Una diminuzione della lunghezza comporterebbe quindi una diminuzione del periodo. Per la gravità, la relazione inversa mostra che più forte è l'accelerazione gravitazionale, minore è il periodo di oscillazione. Ad esempio, il periodo di un pendolo sulla Terra sarebbe più piccolo rispetto a un pendolo di uguale lunghezza sulla luna.

Messa su una primavera

Il calcolo per il periodo (T) di una molla oscillante con una massa (m) è descritto come:

T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}

dove pi è la costante matematica, m è la massa attaccata alla molla e k è la costante elastica, che è correlata alla molla “rigidità”. Il periodo di oscillazione è, quindi, direttamente proporzionale alla massa ed inversamente proporzionale alla molla costante. Una molla più rigida con una massa costante diminuisce il periodo di oscillazione. Aumentando la massa aumenta il periodo di oscillazione. Ad esempio, un'auto pesante con molle nelle sospensioni rimbalza più lentamente quando colpisce un dosso rispetto a un'auto leggera con molle identiche.

Onda

Onde come le increspature di un lago o le onde sonore che viaggiano nell'aria hanno un periodo pari al reciproco della frequenza; la formula è:

T=\frac{1}{f}

dove T è il periodo di oscillazione e f è la frequenza dell'onda, solitamente misurata in hertz (Hz). Quando la frequenza di un'onda aumenta, il suo periodo diminuisce.

Oscillatori elettronici

Un oscillatore elettronico genera un segnale oscillante utilizzando circuiti elettronici. A causa della grande varietà di oscillatori elettronici, i fattori che determinano il periodo dipendono dalla progettazione del circuito. Alcuni oscillatori, ad esempio, impostano il periodo con un resistore collegato a un condensatore; il periodo dipende dal valore del resistore in ohm moltiplicato per la capacità in farad. Altri oscillatori utilizzano un cristallo di quarzo per determinare il periodo; poiché il quarzo è molto stabile, imposta il periodo di un oscillatore con grande precisione.

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