Page 75 - 881414_FIZYKA_podrecznik_kl_8_PP_fiipbook

Rezonans mechaniczny Ciekawe!

Poznamy teraz zjawisko, które musi być brane pod uwagę np. przy projekto- W wielu urządzeniach (maszynach, sil-
waniu różnych budowli czy urządzeń. Dowiedziałeś się wcześniej, że gdy chce- nikach) oraz w konstrukcjach budynków,
mostów i wiaduktów stosuje się rozma-
my wywołać drgania wymuszone, musimy działać siłą zewnętrzną, np. żeby ite rozwiązania techniczne zapobiega-
podtrzymać drgania huśtawki, musimy rytmicznie ją popychać. Takie powta- jące występowaniu niebezpiecznego
rzające się okresowo działanie siły wywołuje drgania wymuszone, zjawiska – rezonansu mechanicznego.
których częstotliwość jest równa częstotliwości działającej siły. Po-
dobnie zachowuje się dziecko huśtające się samodzielnie na huśtawce. Zwięk-
sza wychylenia huśtawki przez rytmiczne podkurczanie i prostowanie nóg.
Aby zrozumieć, dlaczego tak się dzieje, wykonajmy proste doświadczenie.

Doświadczenie 16.

Obserwujemy zjawisko rezonansu

Niezbędne przedmioty: dwa statywy, linka ok. 1 m długości, cztery wahadła wykonane np. z obciążników lub jednakowych
kulek, dwa o tej samej długości i dwa o innej, dowolnej długości

Wykonanie:
• Przymocuj linkę do statywów i je rozsuń, tak aby linka była mocno naprężona.
• Zawieś wahadła na lince w pewnej odległości od siebie (patrz rysunek).
• Wpraw w drgania wahadło A i obserwuj zachowanie się wszystkich wahadeł
przez około 3 minuty.
• Następnie wpraw w drgania wahadło B i obserwuj zachowanie wahadeł przez
kilka minut.
A B C D
Obserwacje:
• Drgania wahadła A poprzez linkę pobudzają do drgań pozostałe wahadła, których drgania są chaotyczne i mają
niewielkie amplitudy.
• Wprawione w ruch wahadło B powoduje drgania wahadła D o znacznie większej amplitudzie niż pozostałych wahadeł.
Wniosek: Częstotliwość drgań wymuszonych wahadła D jest zgodna z częstotliwością jego drgań swobodnych, takich
samych jak wahadła B, gdyż wahadła mają takie same długości. Wahadło D przejmuje energię drgań
wymuszających wahadła B, dlatego jednocześnie obserwujemy zmniejszenie amplitudy drgań wahadła B.
Energia drgań swobodnych wahadła B została przekazana wahadłu D. Po pewnym czasie wahadło D
przekazuje ponownie energię wahadłu B.

Zauważyliśmy, że wahadła o takiej samej długości, a więc i częstotliwości
drgań własnych, pobudzały się wzajemnie do drgań, czyli przekazywały sobie
energię. Zjawisko to nosi nazwę rezonansu mechanicznego.
Rezonans może wywoływać zwiększanie amplitudy drgań układów drga-
jących. Ze zjawiskiem tym mamy do czynienia również wtedy, gdy w otocze-
niu ciała drgającego znajdują się inne ciała zdolne do wykonywania drgań
o takiej samej lub zbliżonej częstotliwości drgań własnych i gdy pomiędzy
nimi istnieje ośrodek sprężysty.

73