Oscillazione

Oscillazione Moto alterno ripetuto attorno a una posizione centrale o di equilibrio. Per estensione, il termine viene usato anche per indicare un fenomeno fisico periodico, o variabile in modo regolare. Una singola oscillazione completa, cioè il moto da un estremo all'altro e ritorno, passando due volte per la posizione di equilibrio, corrisponde a un ciclo. La frequenza dell'oscillazione, ovvero il numero di cicli compiuti in un secondo, si misura in hertz (Hz).

Un pendolo oscillante o la corda pizzicata di un violino tendono a fermarsi se non si applicano altre forze. Questo fenomeno è detto smorzamento ed è in genere dovuto alla presenza dell'attrito, benchè possa essere causato anche da altre forze, ad esempio elettriche o magnetiche.

Ogni sistema oscillante ha una frequenza propria, ovvero la frequenza alla quale oscilla se non è disturbato. Ad esempio, la frequenza propria di un pendolo lungo 1 m è 0,5 Hz: esso oscilla avanti e indietro una volta ogni due secondi. Se il pendolo riceve un leggero impulso ogni due secondi, l'ampiezza dell'oscillazione aumenta gradualmente fino a diventare molto grande. Il fenomeno secondo il quale una forza relativamente piccola, ripetutamente applicata a intervalli opportuni ('in fase' con oscillazioni già esistenti), riesce a determinare un aumento dell'ampiezza delle oscillazioni di un sistema si chiama 'risonanza'. Questo meccanismo può causare seri problemi alle costruzioni esposte a vibrazioni, che vanno sorvegliate e smorzate non appena si presentano. Un altro esempio di risonanza si trova nelle autovetture: se la frequenza propria dell'automobile è la stessa della serie di scoppi del motore a una determinata velocità del veicolo, la carrozzeria inizierà a vibrare o a scuotersi sensibilmente. Il fenomeno può essere evitato montando il motore su un materiale smorzante, come la gomma, capace di ridurre la trasmissione delle vibrazioni al corpo della macchina.

Un tipo pericoloso di vibrazioni sono le oscillazioni autoeccitate, improvvise e violente, note anche con il nome tecnico di flutter. Si verificano più frequentemente sulle superfici di controllo degli aerei, ma si manifestano anche nel movimento dei fili gelati delle linee di trasmissione, quando il vento è molto forte. Una delle manifestazioni più spettacolari di oscillazioni autoeccitate fu quella che causò il collasso del ponte Narrows di Tacoma, Washington, nel 1940. L'incidente fu dovuto al vento estremamente violento che soffiò a velocità tale da alimentare e far crescere fino ad ampiezza catastrofica le oscillazioni del ponte.

L'ampiezza delle vibrazioni autoeccitate può crescere così rapidamente da provocare il crollo istantaneo della struttura che sta subendo tale effetto. Pertanto la prevenzione del flutter è tenuta nella massima considerazione durante la progettazione di ponti e aerei. Per gli aerei, accanto ai calcoli teorici, di grande aiuto predittivo sono le prove pratiche su modelli svolte nella galleria del vento.