Classe quinta, secondaria di secondo gradoPercorso edumaterial
Che cosa imparerai
- Applicare e verificare i concetti di frequenza e lunghezza d'onda nel vuoto negli esempi e nelle attività della lezione.
- Distinguere frequenza e lunghezza d'onda.
- Convertire MHz in Hz.
- Calcolare λ nel vuoto con c approssimato dichiarato.
Prima di iniziare
- Onde periodiche
- Potenze di dieci
Per capire
Un'onda elettromagnetica può propagarsi nel vuoto. La frequenza f conta le oscillazioni al secondo; la lunghezza d'onda λ è la distanza spaziale di un ciclo. Nel vuoto la velocità c è circa 3,0×10⁸ m/s e vale c=λf. Per un segnale di 100 MHz, f=100×10⁶ Hz=1,0×10⁸ Hz; dunque λ=c/f≈3,0 m. Gli archi azzurri tra emettitore e ricevitore nell'illustrazione non rappresentano cicli in scala e non indicano quella frequenza. In un materiale la velocità può essere diversa: non si usa c senza specificare il mezzo.
Regola e condizioni
Nel vuoto, λ=c/f e f=c/λ. Hz significa s⁻¹; MHz equivale a 10⁶ Hz. Se la velocità resta costante, aumentando la frequenza diminuisce la lunghezza d'onda. La frequenza è determinata dalla sorgente e non cambia al passaggio tra due mezzi; possono cambiare la velocità e quindi λ. Un segnale radio e la luce visibile sono entrambi onde elettromagnetiche, con frequenze molto diverse.
Come procedere
- Dichiara il mezzo e la velocità da usare.
- Converti la frequenza in Hz.
- Ricava λ o f con le unità.
- Controlla l'ordine di grandezza senza misurare l'illustrazione.
Esempio svolto
Nel vuoto, calcola λ per f=50 MHz.
- 50 MHz=5,0×10⁷ Hz.
- λ=(3,0×10⁸ m/s)/(5,0×10⁷ s⁻¹).
λ≈6,0 m. 6 m×5,0×10⁷ Hz≈3,0×10⁸ m/s.
Errore da evitare
Dividere c per 100 anziché per 100 milioni quando si legge 100 MHz.
Limite del modello
- Il disegno rappresenta la trasmissione in modo qualitativo; non mostra fronti d'onda geometricamente esatti né una frequenza misurabile.
- Il DM assegna il nucleo al quinto anno; l'ordine e l'ampiezza di queste schede sono scelte editoriali.
Prova subito
Converti 20 MHz in Hz.
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 2,0×10⁷ Hz.
Moltiplica per 10⁶.
Nel vuoto, f=1,0×10⁸ Hz: quanto vale λ?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 3 m.
3,0×10⁸/1,0×10⁸=3.
Nel vuoto, λ=2 m: qual è f approssimata?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 1,5×10⁸ Hz.
f=c/λ.
Se f raddoppia nel vuoto, che cosa accade a λ?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: Si dimezza.
c resta costante.
Gli archi dipinti permettono di leggere 50 MHz?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: No.
Non sono in scala.
Allineamento curricolare e fonti
- FISICA / Quinto anno · QUINTO ANNO · Studiare produzione, propagazione e applicazioni delle onde elettromagnetiche. · DM 211/2010 · Allegato F · Liceo scientifico ordinario · Quinto anno
Continua lungo questo corridoio
Esercitarsi su questo: Frequenza e lunghezza d'onda nel vuoto