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Insegnare fisica/Didattica tradizionale/Treni d'onda periodici

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Velocità di propagazione

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Sebbene la maggior parte dei testi fornisca uno sviluppo ragionevolmente adeguato della fondamentale relazione

che collega tra di loro velocità di propagazione, frequenza e lunghezza d'onda per treni d'onda periodici, molti studenti tenderanno ad utilizzarla ciecamente, come una formula imparata a memoria, senza alcuna comprensione della sua origine o del suo significato. Avere la capacità di sostituire dei numeri nella formula e di ottenere dei risultati numerici corretti non assicura l'avvenuta comprensione.

Gli studenti, quindi, dovrebbero essere portati a rispondere a domande del tipo: (1) esprimete con le vostre parle le definizioni delle quantità rappresentate dai simboli , e ; (2) spiegate con parole vostre, aiutandovi con opportuni diagrammi, come queste definizioni portino a relazione come , e .[1]

Treno d'onda sinusoidale

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La rappresentazione di treni d'onda sinusoidali fornisce, tra le altre, un'opportunità per ripassare la misura in radianti e le ragioni per introdurla. La stragrande maggioranza degli studenti ha grandi difficoltà nel capire la necessità del fattore nell'espressione:

Essi dovrebbero essere guidati a esprimere, con parole proprie, perché questo termine sia necessario.

Un altro esercizio utile consiste nel riportargli il grafico spazio-tempo di un'onda sinusoidale e proporgli di disegnare cosa si otterrebbe dallo stesso grafico se:

  1. l'ampiezza e la frequenza venissero raddoppiate mantenendo invariata la velocità;
  2. la frequenza e la velocità venissero raddoppiate mantenendo invariata l’ampiezza;
  3. la lunghezza d’onda e l’ampiezza venissero ridotte di un fattore tre mentre la velocità viene raddoppiata;
  4. e così via.


Ancora un altro aspetto per il quale molti studenti incontrano difficoltà è la comprensione che, nella riflessione e nella trasmissione di onde sinusoidali in corrispondenza di un’interfaccia, è la frequenza e non la lunghezza d’onda a essere preservata. Essi devono essere guidati a visualizzare le creste e le gole che arrivano alla superficie di separazione, e a riconoscere qual è l’effetto di tutto ciò sulla perturbazione che è trasmessa attraverso questa superficie.[1]

  1. 1,0 1,1 Guida all'insegnamento della fisica, 1997.