FASE

FASE

Fisica. - La parola fase assume in fisica significati diversi. Consideriamo un punto che si muove di moto uniforme, lungo un cerchio: si chiama fase del movimento l'angolo descritto dal raggio vettore, contato a partire da una posizione fissata come origine. Siccome il moto è uniforme, tale angolo avrà l'espressione ωt + ϕ, ove t è il tempo, ω la velocità angolare e ϕ è una costante che rappresenta il valore dell'angolo all'istante t = 0. Taluni sogliono chiamare fase la costante ϕ, invece dell'intera espressione ωt + ϕ. Questo concetto di fase si estende al cosiddetto moto armonico (v. armonico, IV, p. 532), che può considerarsi come proiezione di un moto circolare uniforme, su di un diametro della traiettoria, e che dà l'immagine cinetica tipica dei fenomeni vibratorî permanenti. Lo spostamento del punto animato di un tale moto ha una espressione del tipo cos (ωt + ϕ) e la fase è data dall'espressione ωt + ϕ, o, in senso più ristretto, da ϕ.

Nello studio di più moti periodici ha importanza particolare la differenza delle loro fasi (differenza di fase). Il concetto di fase e di differenza di fase si estende in modo ovvio alla considerazione di grandezze alternate quali si vogliono, anche quando esse siano di differente natura, purché abbiano egual periodo. Così, per es., si parla della fase di una corrente alternata o di una forza elettromotrice alternata o della differenza di fase tra la prima e la seconda. Nello studio delle correnti alternate, si parla di correnti trifasi; tali espresioni servono a indicare l'insieme di tre correnti alternate di eguale frequenza e aventi fra loro uno sfasamento di 120°. E giova avvertire che, con lo sviluppo dei sistemi trifasi si è diffusa fra gli elettrotecnici l'abitudine di chiamare, in senso improprio, fase l'insieme dei circuiti percorsi da una delle tre correnti del sistema. Così i tre avvolgimenti di un alternatore s'indicano coi nomi di prima, seconda e terza fase; si parla di tensione di fase per indicare le tensioni di un filo del sistema rispetto al suolo, di tensione tra fase e fase, di corrente di fase, ecc. Tutto ciò si potrebbe ripetere per ogni altro sistema polifase.

Se la differenza di fase tra due moti armonici è di 180°, si dice che essi sono in opposizione di fase: se si compongono due simili movimenti si ottiene un moto sinusoidale avente per ampiezza la differenza delle ampiezze dei due moti dati: se le due ampiezze sono eguali il moto risultante ha ampiezza 0, ossia i due moti si elidono. Se la differenza di fase è 0, i due moti si dicono in fase e il moto risultante ha ampiezza eguale alla somma delle ampiezze.

Tali considerazioni sono di particolare importanza in tutte le questioni d'interAerenza sia luminosa sia acustica. Due onde luminose d'eguale frequenza e ampiezza, che si sovrappongano in un punto, daranno luce o buio a seconda che sono in fase o in opposizione di fase.

Spazio delle fasi. - Serve in meccanica per rappresentare geometricamente lo stato di un sistema: se si considera un sistema meccanico a f gradi di libertà, il suo movimento è caratterizzato istante per istante dalle f. coordinate lagrangiane q e dagli f momenti coniugati p definiti come derivate dalla forza viva rispetto alle derivate delle q. Nel caso che le q siano coordinate cartesiane di un punto x, y, z, le p sono semplicemente le quantità di moto parallele agli assi.

Lo spazio delle fasi è uno spazio a 2f dimensioni avente per coordinate le p e le q. Un punto di tale spazio rappresenterà quindi uno stato del sistema, fissando sia la configurazione spaziale sia le velocità dei singoli punti. Ogni punto dello spazio delle fasi si muove al muoversi del sistema meccanico corrispondente e la sua traiettoria ci dà la rappresentazione del moto del sistema. La considerazione dello spazio delle fasi è importante in molte questioni di meccanica e di statistica.

Regola delle fasi. - In termodinamica, quando si abbia un sistema contenente più sostanze si chiama fase ogni sua parte omogenea: così una soluzione è un'unica fase, mentre due liquidi che non si mescolino sono due fasi differenti: un sistema costituito da acqua e ghiaccio ha due fasi: la fase acqua e la fase ghiaccio. Nella soluzione di molti problemi di termodinamica è importante la regola delle fasi: tale regola permette di stabilire quanti sono i gradi di varianza di un sistema, ossia quante sono le variabili che si possono scegliere come indipendenti senza alterare la costituzione del sistema. La regola delle fasi dice che il numero dei componenti indipendenti diminuito del numero delle fasi e aumentato di 2 è uguale al numero dei gradi di varianza. Così nel sistema acquaghiaccio vi è un unico grado di varianza, cioè per avere acqua in presenza di ghiaccio si può fissare ad arbitrio, p. es., solo la temperatura, con che la pressione corrispondente rimane necessariamente fissata.