Introducere Compunerea oscilaiilor paralele de aceeai frecven Fenomenul

Introducere Compunerea oscilaţiilor paralele de aceeaşi frecvenţă; Fenomenul de bătăi şi interferenţa; Compunerea oscilaţiilor cu frecvenţe diferite(Fenomenul de bătăi) Aplicaţii; Bibliografie;

• Mişcarea oscilatorie are loc într-un câmp central, în vecinătatea poziţiei de echilibru stabil, sub acţiunea unei forţe elastice. • Cea mai importantă este mişcarea sinusoidală deoarece este uşor de tratat matematic şi constituie o reprezentare destul de precisă a multor fenomene de oscilaţie întâlnite în natură. • Se numeşte oscilaţie orice fenomen în care se transformă energia dintr-o formă în alta, în mod periodic sau pseudoperiodic, reversibil sau iereversibil (oscilaţii mecanice, electromagnetice electromecanice. . )

• Să presupunem în continuare că există două surse generatoare de vibraţii independente care radiază în acelaşi mediu. În această situaţie, vom constata urmatoarele fenomene generale: • 1) Două vibraţii de frecvenţe egale şi aflate în fază se amplifică mutual (acesta este fenomenul propriu-zis de rezonanţă). • 2) Două vibraţii de frecvenţe egale şi aflate în opoziţie de fază tind sa se anuleze (acesta este fenomenul de disonanţă). • 3) Doua vibratii de frecvente usor diferite produc fenomenul de batai. • 4) Două vibraţii de frecvenţe foarte diferite nu au practic nici un efect una asupra celeilalte.

• Primele două diagrame ale appletului arată dependenţa de timp ale elongaţiilor (y 1 respectiv y 2) a două unde de aceeaşi amplitudine. În imagine observăm că celor două frecvenţe ale undelor li sau dat valori identice. Din compunerea celor două oscilaţii paralele rezultă o oscilaţie armonică de aceeaşi direcţie şi de aceeaşi frecvenţă.

. • Pentru a inţelege fenomenul de bătăi vom analiza fenomenul de interferenţă. • Interferenţa reprezintă fenomenul de suprapunere a două sau mai multe unde care se întâlnesc într-un punct din spaţiu. Pentru a obţine un fenomen de interferenţă staţionar, undele trebuie să aibă aceeaşi frecvenţă şi să fie coerente, adică să aibă o diferenţă de fază constantă. • Deci, dacă cele două unde împing un obiect în aceeaşi direcţie, obiectul se va deplasa în aceeaşi direcţie şi cu o viteză mai mare decâ�t dacă ar fi fost deplasat doar de catre o undă. • Dacă cele doua unde imping obiectul în directii opuse, el se va deplasa mai puţin decât ar fi facut-o sub influenţa unei singure unde. • Dacă cele două unde sunt la fel de puternice şi se manifestă în direcţii opuse, lucrul nu se va mişca deloc. În asemenea situaţii, spunem ca undele INTERFEREAZĂ între ele.

• Pe suprafaţa unui lac, putem vedea valuri mişcâ�ndu-se în direcţii diferite, trec�ând unele prin celelalte, facâ�nd ca unele creste de valuri să se adauge altor creste de valuri. În cazul valurior de pe un lac, nu există nicio coordonare, iar rezultatul acestei interferenţe se modifica rapid. Dar dacă mişcările care produc aceste valuri sunt coordonate, rezultatul interferenţei va fi stabil ţi usor de sesizat. Interferenţă pe suprafaţa apei Interferenţă multiplă pe suprafaţa apei

• Bătăile rezultă în urma unei interferenţe periodice, uneori constructivă, (consonanta), alteori destructivă (disonanta) a doua unde de frecvente apropiate. • În cazul în care două surse sonore (ex. diapazon) emit unde cu frecvenţe foarte apropiate nu se mai percep două sunete distincte ci un singur sunet cu intensitate variabilă oscilatorie. • Acest fenomen poartă denumirea de bătăi şi se poate explica prin suprapunerea celor două

Să considerăm două oscilaţii paralele având frecvenţe diferite. Pentru simplitate considerăm că amplitudinile celor două oscilaţii sunt egale, şi de asemenea că fazele lor iniţiale sunt egale. • Amplitudinea mişcării rezultantei se determină din diagrama fazorială ridicată la momentul t;

Rezultă că amplitudinea este funcţie periodică de timp:

• A. Pendule cuplate • Două pendulule fizice cu lungimea de aproximativ un metru sunt cuplate prin intermediul unui resort metalic. • Fiecare dintre ele oscilează fiind suspendat în cârligul unui senzor de fortă ca în figură:

• Pentru a vizualiza fenomenul bătăilor unul dintre pendule a fost tinut în pozitie verticală, iar celalalt a fost deviat spre primul, apoi lăsat liber să oscileze. Semnalele înregistrate de cei doi senzori de fortă, cuplaţi pe două canale plăcii de achiziţie sunt ilustrate în figura 1. 2.

• B. Sunetele emise prin apăsarea a două clape vecine ale orgii electronice din imagine, au frecvenţe foarte puţin diferite. Orga are jack de iesire pentru căşti pe care l-am utilizat pentru a trimite semnalele electrice care ar fi fost convertite în sunete, direct pe placa de achiziţie. Ilustrarea bătăilor obţinute poate fi vazută în figura:

C. DETERMINAREA VITEZEI SUNETULUI ÎN AER: Metoda utilizată constă în determinarea duratei intervalului de timp necesar sunetului emis la spargerea unui balon, pentru a parcurge o anumită distanţă. Două microfoane unidirectionale, aşezate la distanţă de aproximativ 2 m, sunt cuplate pe două canale plăcii de achiziţie. Balonul din imaginea 2. 1 este aşezat în dreptul unuia dintre microfoane. Zgomotul emis atunci când balonul este spart va fi înregistrat de microfoane cu o întârziere care reprezintă tocmai timpul necesar sunetului să parcurgă distanţa dată. Valoarea obţinută pentru viteza sunetului a fost de 350 m/s.

• • • Aplicatie: Radarul folosit pentru determinarea vitezei autovehiculelor se bazeaza pe faptul ca frecventa oscilatiilor receptionate de observator este mai mare daca sursa se aproprie de el si mai mica daca sursa se departeaza. Sursa care emite trenuri de unde electromagnetice este plasata in masina politiei, stationata la marginea soselei. Unda reflectata de autovehicul care se aproprie este receptionata ca o unda emisa de o sursa mobila, cu frecventa marita. Unda receptionata este compusa cu o unda cu frecventa constanta pentru aparitia fenomenului de batai, si prin masurarea schimbarii frecventei cu ajutorul batailor, se determina viteza autovehiculuilui care trece prin dreptul radarului.

• BIBLIOGRAFIE • [1] SAVU, T, SAVU G. “ Informatica-Tehnologii asistate de calculator, • Editura ALL, 2000 • [2] MUNTEANU M, LOGOFATU B, LINCKE R. , ”Aplicatii de instrumentatie • virtuala – Lab. VIEW”, Bucuresti, CREDIS, UB • [3] NEACSU I, ”Metode si tehnici de învatare eficienta”, Editura Militara, • Bucuresti, 1990 • [4] NICOLA I. , “Pedagogie”, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1994 • [5] www. ni. com