O drganiach rezonansowych i temperaturze. Wpisany przez Administrator poniedziałek, 02 lipca :56 -

Transkrypt

1 Z rezonansem mamy do czynienia w wielu dziedzinach naszego życia. Czasem zjawisko jest pożyteczne - gdy np. huśtamy nasze dziecko na huśtawce lub gramy na gitarze, a czasem wnerwiające, gdy przy pewnej prędkości jakiś element naszego pojazdu pobudzany wibracjami silnika wpada w rezonans i strasznie hałasuje. Są to dość błahe przykłady, ale czasem od zjawiska rezonansu może zależeć nawet nasze życie. Nie wszyscy zdają sobie z tego sprawę, ale wielkie kominy, wysokie budynki, wierze telefonii komórkowej i tym podobne kołyszą się w rytm swojej własnej częstotliwości. Drgania rezonansowe mogą być dla takich budowli bardzo dużym zagrożeniem, bo gdyby np. na wielki most działały regularne podmuchy wiatru o częstotliwości nawet zbliżonej do rezonansowej, most będzie pochłaniał je jak huśtawka i amplituda drgań wzrośnie w końcu przekraczając próg wytrzymałości. Czy przy projektowaniu takich budowli trzeba uwzględniać temperaturę? czy częstotliwość drgań własnych zależy od temperatury?? W poniższym eksperymencie sprawdzimy to posługując się przyrządem, który pobudzony do drgań jednym impulsem mechanicznym drga przez dłuższą chwilę z określoną częstotliwością jak szarpnięta struna gitary. Mowa o kamertonie, który przedstawiony jest na zdjęciu obok. Jest to przyrząd, który wykorzystuje się w muzyce do strojenia instrumentów. Swoim kształtem przypomina on małe widełki. Wykonany jest ze stali niechartowanej i raz uderzony drga ze stałą częstotliwością 440 Hz. 1 / 15

2 jeśli nawinąłem Drgania chcemy takiego kilkadziesiąt dokładnie kamertonu zmierzyć zwojów w najprostszym bardzo ich częstotliwość?. cienkiego przypadku drutu W tym miedzianego możemy celu na tylko małą wusłyszeć, emalii. plastikową ale co rurkę zrobić 2 / 15

3 umieściłem Magnesy przemienne skonstruowałem A do obu będą końcówek napięcie, nieruchomo drgały kamertonu które z taką w statywie będziemy samą przyczepiłem częstotliwością tak, mogli byinstrumentów. można zbadać malutkie, go jakoscyloskopem. było kamerton neodymowe młoteczkiem i będą Przy magnesiki. indukowały pobudzać okazji eksperymentu Sam do w uzwojeniu kamerton drgań. miniprądnicę, kamertonu, obciążenie w ale postaci nam nie magnesów chodzi oprodukującą napewno strojenie energię kosztem drgań zmieni rezonansowych. częstotliwość Dołożone 3 / 15

4 ustawiamy napięcie Zaczynamy niegobędzie eksperyment, na dość duże. dużą naczułość początku 5mv/dz. "na ciepło". Drgania Donie cewki będąpodłączamy mieć dużej oscyloskop amplitudy więc i i 4 / 15

5 że małych eksperymencie zmniejsza, Po ramiona uderzeniu magnesików lecz przyrządu kamertonu nie częstotliwość ma zmniejszyło drgają to znaczenia. młoteczkiem zpozostaje częstotliwością ją o Amplituda 10na Hz, bez ekranie ale zmian. 430 jak drgań oscyloskopu Hz. wcześniej od Dołożone chwiliwspomniałem mamy pobudzenia obciążenie wynik szybko pomiaru, w tym postaci sięwidzimy, dwóch 5 / 15

6 o Teraz kamerton oziębimy doduży temperatury -196 laboratoryjnej eksperymencie temperatury temperatury. częstotliwością i Zgadza ktoś zaobserwować 430 pokazać może Hz, sięposługujemy jak -powiedzieć, nie osiągnie zjawisko. wpływ się żenapewno, przecież tylko na drgania pewnym Cale żaden wwłasne zciekłym drugiej modelem, budynek budowli azocie. strony nie który mogą Mieliśmy osiągnie żaden pomoże mieć budynek tak wniskie nam tym niskiej w nieskali drga z 6 / 15

7 młoteczkiem Oziębiony kamerton do drgań. umieszczamy w naszym stanowisku pomiarowym i znów pobudzamy 7 / 15

8 się drugie drgania Naod oscylogramie zwiększyła tego o dużej na ciepło. amplitudzie. powyżej się amplituda Po pierwsze widzimy, drgań. - że zmieniła Już eksperyment małe się uderzenie częstotliwość przeprowadzony młoteczkiem drgań zna 430 w zimno kamerton na 440 znacząco Hz, powoduje poróżni 8 / 15

9 zmianę trakcie W międzyczasie szton parametrów. odpada. przyrząd Rozwiązaniem pokrywa się jestobficie w trakcie szronem, pomiarów któryczęste również schładzanie, może wpływać w którego na 9 / 15

10 oscyloskopu ikamertonu. To zobaczyć jeszczejak Ustawiając nie będziemy zmienia wszystkie się mogli bardzo on zmiany zmierzyć wmałą czasie. jakie wartość czas można trwania podstawy zaobserwować. drgań czasu pobudzonego będziemy Dzięki możliwościom mogli młoteczkiem dokonać cyfrowego pomiaru 10 / 15

11 sygnału Ustawiając z cewki podstawę i uderzamy czasu młoteczkiem oscyloskopuwnakamerton. wartość 5s/działkę rozpoczynamy próbkowanie 11 / 15

12 obejrzeć, zmienia Sinusoidalny siętutaj jego sygnał zamazuje amplituda. z cewki, nam który ekran,naale dużej możemy wartości dokładnie podstawy zaobserwować czasu mogliśmy jak wdokładnie czasie 12 / 15

13 podstawę Drgania znów bo Zainteresowało niestety wzrastają. ogólnie czasu jedenzmieniają mnie Podejrzewam, do jest2,5 dlaczego trochę s/działkę swoją krótszy. że ten amplitudę, i jest okazało oscylogram to spowodowane się, ale że oprócz jest jest taki jeszcze tego poszarpany, różną co ciekawa chwila wagą dołączonych przyśpieszyłem gwałtownie składowa drgań. przygasają magnesików więc i 13 / 15

14 zmierzyłem Zacząłem zbaczać czas trwania z tematu drgań więc w temperaturze wracamy do eksperymentu, pokojowej. Czas naten oscylogramie powyżej wynosi 45,2 s. 14 / 15

15 Czaswiatr, po zmniejszył się do wartości 34,8 s silny mechaniczną. krystalicznej. bardziej eksperymentu pionu Wraz idrgań ze miał kruche spadkiem będzie większą Jednak Wynika możemy iochłodzeniu mniej bardziej temperatury częstotliwość nic to sprężyste. wywnioskować, zbez wrażliwy obniżonej skutków większość Dlatego własną, nawubocznych, zniszczenie. niskich żekamerton ale komin materiałów przy temperaturach elektrowni materiały szczególnych drgał zwiększa krócej po zimą energii obniżeniu swoją i warunkach zbędzie wyższą cieplnej wytrzymałość mniej temperatury częstotliwością. obciążenia sieci odchylałstają się np.od Z się 15 / 15