jtiili.pdf, 1797 kB

More documents

Recommendations

Info

23 metallikärkinen puristinleuka ei kuitenkaan sellaisenaan ollut hyvä kiinnike, koska se vahingoitti paksuimpien kielten päällä ollutta muovikerrosta. Leukoja parannettiin liimaamalla puristinleukojen kärkiin joustavat kumiset tyynyt. Tällöin leukojen ja kielen välinen kitka saatiin tarpeeksi suureksi ja kieliä ei tarvinnut puristaa niin suurella voimalla, että ne olisivat vahingoittuneet. Kielen väkipyörän puoleisen päähän ei laitettu terävää kiinnitystä, jotta kielen jännitystila olisi mahdollisimman hyvin tunnettu. Värähtelijän kytkentä värähtelevään kieleen tapahtui laitteen mukana toimitetuilla sauvan banaaniliittimeen sopivalla kappaleella, jonka päällä olevan U- muotoisen raon yli kieli kulki. 6.2.2. Kielet Kokeissa käytettiin Pascon valmistamaa kielisarjaa: Vibrating Wire Set, Model WA-9608.[3] Sarja sisältää kahdeksan erilaista kieltä, joiden pituusmassat ovat välillä 0,675 g/m - 16,08 g/m. Kielet ovat itse asiassa poikkipinta-alaltaan erilaisia sähköjohtoja. Kuusi paksuinta kieltä on päällystetty erivärillisillä muovikuorilla. Tämä helpottaa eri kielten tunnistamista. Kevyimmät päällystämättömät kielet olivat jo liiankin kevyitä ja menivät helposti sotkuun ja ylimääräisille mutkille. Tämä tekee niiden käyttämisestä käytännössä mahdotonta. Kaikkien kielten sisus on kuitenkin metallia. Tämä mahdollistaa kielen värähtelyjen tutkimisen ilman värähtelijää vaihtovirran ja magneetin avulla siten, että magneetin kohtioiden väliin asetetun kielen läpi johdetaan sinimuotoista vaihtovirtaa. Tällöin kieleen kohdistuu virtaan verrannollinen magneettinen voima. Kieli saadaan värähtelemään vaihtovirran taajuudella. Tutkittavana olleiden kielten pituusmassat määritettiin kokeellisesti punnitsemalla kielet Mettler P-1000 vaa'alla ja mittaamalla niiden pituudet rullamitalla. Kielen pituusmassa on sen massan ja pituuden suhde. m l (9) Missä on kielen pituusmassa, m on kielen massa ja l on kielen pituus. Kokeellisesti määritetyt ja valmistajan ilmoittamat pituusmassat ovat taulukossa 1. Taulukko 1: Kielten massat, pituudet ja pituusmassat. Kieli m/(g) l/(m) / (g/m) valm. / (g/m) Valkoinen 152,4 0,2 9,40 0,01 16,21 0,03 16,08 Punainen 98,7 0,2 9,30 0,01 10,61 0,02 10,32 Sininen 71,8 0,2 9,75 0,01 7,36 0,02 7,07 Vihreä 49,0 0,2 9,43 0,01 5,20 0,02 5,13 Keltainen 23,8 0,2 9,39 0,01 2,54 0,02 3,16 Musta 11,0 0,2 9,45 0,01 1,16 0,02 1,53 Metalli 0,016" 9,9 0,2 9,65 0,01 1,03 0,02 1,02 Metalli 0,013" 6,6 0,2 9,88 0,01 0,67 0,02 0,675 Kokeellisesti määritetyillä pituusmassoilla ja valmistajan ilmoittamilla ohjeellisilla pituusmassoilla oli joissain tapauksissa varsin suuri ero. Suurimmillaan se
24 oli mustalla kielellä. Valmistajan ilmoittama pituusmassa oli 1,53 g/m ja kokeellisesti määritetty pituusmassa oli 1,16 g/m. Poikkeama ilmoitetusta arvosta on 24 %. Kieli on mahdollisesti venynyt aikaisemmassa käytössä. Tämä täytyy ottaa huomioon tällä kielisarjalla tehtäviä laboratoriotöitä suunniteltaessa. 6.2.3. Päistä kiinnitettyjen kielten ominaisvärähtelyt Systeemiin kiinnitettiin aluksi keltainen kieli, jota jännitettiin kiinnittämällä siihen 1,0 kg:n punnus. Punnuksen kieleen kohdistama jännitys kohdistuu tasaisesti koko kieleen, joten se on pituussuunnassaan homogeeninen ja sen jännitystila on vakio. Säädettiin värähtelijään syötettävän signaalin taajuutta ja havainnoitiin kielen värähtelyjä kielen ominaistaajuuksien löytämiseksi. Kielen poikittaisten värähtelyjen amplitudi suureni huomattavasti värähtelijän värähdellessä 15 Hz:n taajuudella. Kieli oli resonanssissa värähtelijän kanssa. Tällöin koko kieli värähteli yhtenä kupuna joten sillä oli solmukohdat ainoastaan päissä. Myös 31 Hz:n taajuudella amplitudi kasvoi huomattavasti. Tällöin kielen keskellä oli solmukohta. Amplitudi suureni aina taajuuden kasvaessa n. 15 Hz:llä, resonanssitaajuudet on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2: Jännitetyn kielten ominaisvärähtelyjen taajuudet ja solmujen lukumäärät. Solmuja 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Taajuus 15 31 46 61 76 92 107 123 138 154 169 Kielen ominaistaajuudet esiintyivät perustaajuuden 15 Hz moninkertoina, joita kutsutaan perusvärähtelyn harmonisiksi kerrannaisiksi. Värähtelyjen muodot muuttuivat siten, että jokainen 15 Hz:n taajuuden lisäys sai aikaan värähtelyn, jossa oli yksi solmukohta enemmän kuin edellisessä ominaisvärähtelyssä. Näitä ominaisvärähtelyjä saatiin näkyviin aina kymmenenteen harmoniseen kerrannaiseen asti. Värähtelijän amplitudi pienenee näillä taajuuksilla jo niin pieneksi alkuperäiseen verrattuna, että se ei riitä saamaan aikaan riittävän voimakkaita värähtelyjä silmin havaittavaksi. Tästä nähdään, että kielellä on kuitenkin useita ominaistaajuuksia joista tosin tässä saatiin näkyviin vain osa. Jännitetyn kielen ominaistaajuudet esiintyvät perustaajuuden harmonisina kerrannaisina. Ne noudattavat ainakin johonkin n asti lakia: f nf n 1 (10) , jossa f 1 on kielen perustaajuus ja n saa arvoja 1, 2, 3, … . Huomioita: Koetta tehdessä havaittiin, että kieleen muodostuu solmu värähtelijän liitoksen kohdalle tai hyvin lähelle sitä. Tämä käsitys vahvistuu mitattaessa kieleen muodostuvien solmujen välimatkoja. Solmut jakavat kielen värähtelevän osan yhtä pitkiin osiin. Mitattaessa solmujen välimatkoja havaitaan värähtelijän puoleisen reunimmaisen solmun osuvan kielen pään sijasta hyvin lähelle värähtelijän kiinnityskohtaa. Tämä efekti voimistuu ja näkyy selvimmin siirryttäessä korkeammille taajuuksille. Perustaajuudella värähtelevällä kielellä ja perustaajuuden ensimmäisellä harmonisella kerrannaistaajuudella värähtelevällä kielellä tätä ei vielä huomaa, mutta
Page 1 and 2: Pro gradu - tutkielma MEKAANISET V
Page 3 and 4: Sisältö 1. JOHDANTO .............
Page 5 and 6: 2 2. Fysiikan käsitteenmuodostus j
Page 7 and 8: 4 sitteenmuodostuksen keskeisten ky
Page 9 and 10: sointeja. Kvalitatiivisen tason per
Page 11 and 12: 8 3. Käsitteelliset tavoitteet Tä
Page 13 and 14: 10 magneetti puhekela kalvon ripust
Page 15 and 16: 12 Taajuus Kuva 7: Värähtelijän
Page 17 and 18: 14 5. Värähdysliikkeen hahmottava
Page 19 and 20: 16 Kuva 9: Epäharmonisen värähte
Page 21 and 22: 18 Kuvan tilanteessa jousi ajatella
Page 23 and 24: ja värähtelijä ovat toisiinsa n
Page 25: 22 Viritettäessä havaitaan myös,
Page 29 and 30: 26 Piirretään kielen ensimmäisen
Page 31 and 32: 28 Kuva 19.4: Neljä solmukohtaa. K
Page 33 and 34: 30 6.3. Vedenpinnan ominaisväräht
Page 35 and 36: 32 Kimmoisten levyjen ominaisvärä
Page 37 and 38: 34 Solmukohdat muodostuvat niihin l
Page 39 and 40: 36 7. Dispersiorelaatio 7.1. Ominai
Page 41 and 42: 38 systeemissä. Se on kielen tilal
Page 43 and 44: 40 Mittauspisteet osuvat hyvin orig
Page 45 and 46: 42 siköitä havaitaan niillä olev
Page 47 and 48: 44 Kuva 31: Pulssin etenemismatka a
Page 49 and 50: 46 Tarkasti aallonpituus on : 2L
Page 51 and 52: 48 Jouseen muodostuvien solmukohtie
Page 53 and 54: 50 8. Johtopäätökset Värähdysl
Page 55 and 56: 52 Viitteet [1] Andersson S., Häm

jtiili.pdf, 1797 kB

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?