PROCESE OSCILATORII IN NATURA SI TEHNICA .OSCILATORI MECANICI

CUPRINS:

1.Definitiile miscarii periodice si miscarii oscilatorii; Exemple de miscari periodice si oscilatori; 2.Marimi caracteristice miscarii oscilatorii;

3.Procese oscilatorii in natura si tehnica;

4.Oscilatori mecanici;

5.Pendulul lui Foucault;

6.Bibliografie.

1.În viata de toate zilele întâlnim deseori miscari în care un sistem mecanic, scos din pozitia sa de echilibru si lasat liber, este readus în acea pozitie cu o anumita viteza, sub actiunea unei forte de revenire; de aici, datorita proprietatii corpului de a-si pastra starea de miscare in care se afla , el isi continua miscarea în sens opus. Corpul este adus din nou de catre forta de revenire în pozitia de echilibru, de unde miscarea continua datorita inertiei.Definitie:Miscarea de dus-întors efectuata de o parte si de cealalta a pozitiei de echilibru poarta numele de oscilatie sau vibratie.

In cazul in care neglijam fortele de frecare cu aerul sau mediul in care oscileaza corpul respectiv,putem defini miscarea de oscilatie astfel:Miscarea oscilatorie reprezinta miscarea periodica , pe aceeasi traiectorie ,de o parte si de alta a pozitiei de echilibru .

Miscarea periodica este aceea care se repeta la un anumit interval de timp.Exemple de miscari periodice:-miscarile de rotatie si revolutie ale Pamantului;-miscarea acelor ceasornicului.

Exemple de oscilatori:-pendulul gravitational;-pendulul fizic;-pendul hidrostatic

-pendulul elastic;-lama elastica;-lichidul dintr-un tub in forma de U.

2.Marimi caracteristice miscarii oscilatorii

a.Elongatia ,notata cu y reprezinta departarea oscilatorului la un moment dat fata de pozitia de echilibru.Unitate de masura :metru(m).b.Amplitudinea ,notata cu A,reprezinta valoarea maxima a elongatiei.Unitate de masura:metru(m).c.Perioada de oscilatie ,notata cu T,reprezinta intervalul de timp in care se efectueaza o oscilatie completa.Unitate de masura:secunda(s).d.Frecventa oscilatiei reprezinta numarul de oscilatii complete realizate In unitatea de timp . Unitate de masura:hertz(hz)Frecventa este inversul

perioadei .

E.frecventa unghiularå sau pulsatie, ω, definitå cinematic prin relatia:

f.Viteza liniara instantanee a oscilatorului se defineçte prin:

Unitate de masura :m/s

g.Acceleratia instantanee a oscilatorului conform definitiei din clasa a IXA are formula:

Unitate de masura:m/s*s.

Alte marimi specifice miscarii oscilatorii sunt :energia totala,energia cinetica ,energia potentiala.

Ecuatiile :de miscare,a vitezei si a acceleratiei sunt:

3.Procese oscilatorii in natura si tehnicaCateva exemple de procese oscilatorii din natura si tehnica sunt :-vibratia corzilor vovale;-vibratia corzilor si tuburilor instrumentelor muzicale;-ticaitul ceasurilor clasice;-leganatul in balansoare ;-miscarea de agitatie termica care duce la incalzirea cestii in care s-a turnat un lighid fierbinte;-miscarile scoartei terestre in timpul seismelor;-o bila metalica lasata libera la marginea unui recipient semisferic;-vibratia diapazonului lovit cu un ciocanel de lemn;-miscarile produse in timpul functionarii unor masini precum ciocanul pneunatic ,ciocanul hidraulic;-trepidatiile pieselor componente sau ale peretilor cladirilor pe langa care trec produse de motoarele vehiculelor grele.

Efectele destructive ale trepidatiilor sunt impiedicate cu ajutorul amortizoarelor.

Cateva exemple de oscilatori mecanici sunt : -balansierul unui ceas,-pistonul unui motor cu ardere interna, -corzile unui instrument muzical,-nodurile (atomii, ionii) retelei cristaline a unui corp solid care vibreaza în jurul pozitilor lor de echilibru etc. Inima este de asemenea un sistem oscilant. Toate instrumentele muzicale comporta sisteme oscilante.Definitie Oscilatorii mecanici reprezinta sisteme închise – care au suferit o perturbatie initiala(scoatere din pozitia de echilibru, comunicarea unui impuls din exterior), fiind apoi lasati sa oscileze liber fara nici o altå influenta. Astfel de oscilatori efectueaza oscilatii libere numite si oscilatii proprii.

4.Oscilatorii mecanici

Iata un filmulet despre oscilatia pendulului gravitational si o aplicatie a acestuia:ceasul cu pendul

5.Pendulul lui Foucault

Léon FoucaultParis 1819 - 1868

fizician francez care a inventat giroscopul, a aratat că Pământul se rLéon FoucaultParis 1819 - 1868

fizician francez care a inventat giroscopul, a aratat că Pământul se roteşte în jurul axei sale, a descoperit curenţii induşi în masele metalice care astăzi se numesc curenţii Foucault şi a determinat viteza luminii.oteşte în jurul axei sale, a descoperit curenţii induşi în masele metalice care astăzi se numesc curenţii Foucault şi a determinat viteza luminii.

Anul 1851 (februarie), Paris, Panthéon. Fizicianul francez Léon Foucault începe demonstrarea experienţei sale celebre (care, ulterior, avea să-i poarte numele) cu urmatoarele cuvinte: „Acum vă veţi putea convinge că Pământul se roteşte”. Dispozitivul admirat cu multă curiozitate de numerosul public parisian venit în Panthéon, printre care şi viitorul împărat al Franţei Napoleon al III-lea, reprezenta o sferă metalică – ghiulea de tun- de 28 kg suspendată sub cupola clădirii de o sârmă de oţel lungă de 67 m. Fiind abătut din poziţia de echilibru, pendulul efectua oscilaţii cu amplitudinea de 6 metri. Mare a fost însă mirarea celor prezenţi când au observat că la fiecare mişcare a pendulului planul de oscilaţie a acestuia se roteşte aparent în sensul mişcării acelor de ceasornic, adică de la est spre vest, faţă de podea.

Se ştie încă de la Galilei că planul oscilaţiilor libere a pendulului gravitaţional nu poate varia. Care este explicaţia? De ce spectatorii aveau senzaţia că simt cum se roteşte Pământul sub picioare? Într-adevar, Pământul este acela care în realitate se roteşte în jurul axei sale de la vest spre est, deci se roteşte şi podeaua de sub pendul, şi acest fapt este demonstrat în mod evident de pendulul lui Foucault.

Perioada de rotaţie era de 16,5s, amplitudinea de 6m şi timpul de amortizare de 6h.

pentru cei ce nu stiu limba germana

Pendulul lui Foucault din Franklin Institute Philadelphia

Ele sunt plasate peste tot în lume, atât în emisfera nordică, cât și în cea sudică. O listă a lor, în limba engleză, se găsește aici.Începând cu data de 17.11.2012, există un asemenea dispozitiv și în România, acesta fiind amplasat în Corpul A al Facultății de Constructii si Instalații din cadrul Universității Tehnice (UTI) "Gheorghe Asachi" din Iași.[1] Din Februarie 2013 a fost instalat și un sistem automat de acționare, pentru a menține pendulul în oscilație permanentă. Sistemul a fost realizat de prof.univ. Cătălin D. Gălățanu și are avantajul că permite vizualizarea mișcării de precesie pe un pat de nisip de cuarț.Un pendul mai este amplasat și în corpul nou al Colegiului Național "Vasile Alecsandri" din Galați de pe data de 26 noiembrie 2011. [2]

În Octombrie 2010, a fost instalat (sub coordonarea profesorului de fizică Galer Sorin) un Pendul Foucault în Botoșani, la Colegiul Național "A. T. Laurian". Are 17,5 metri lungime și o masă de 25,6 kg. Este util în cadrul unor experimente didactice, dar a fost folosit și în confirmarea efectului Jeverdan-Rusu-Antonescu în timpul Eclipsei totale de Soare din 04.01.2011. [3] [4]

Pe la începutul secolului al XIX-lea, un savant român a efectuat un experiment cu Pendulul lui Foucault, la București, sub cupola Atheneului. Experimentul a fost atracția Capitalei pentru câteva luni. Despre această demonstrație scrie George Potra în "Istoria Bucureștilor

Alte locuri de amplasare a unor pendule Foucault

Mai multe informatii despre Pendulul lui Foucault

6.Bibliografie

internet

Fizica Manual pentru clasa a 11a ,autori:Constantin Mantea si Mihaela Garabet

Caiet de notite

Sfarsit