Mechanikai kényszerrezgés másolata

Akad, aki nem látta még a Tacoma folyón átívelő keskeny híd 1940-ben történt összeomlásáról készült mozgófilmet? Az emberben felmerül a kérdés: micsoda titokzatos erő van a jelenség hátterében? 

• A "b" feliratú csúszka a csillapítási tényezőt állítja be (0,1-2 ).
• Az "ω" feliratú csúszka a gerjesztés szögsebességét állítja be (0-3 ).
• A "t" feliratú csúszka az eltelt időt állítja (értéke nullától a rezgés periódusidejéig tart).
• A "D" feliratú csúszka a rugóállandót állítja be (1-5 ).
• Az "F₀" feliratú csúszka a gerjesztő erő maximális értékét állítja be (1-3 N).
• Az "m" feliratú csúszka a rezgő test tömegét állítja be (0,5-2 kg).

A bal oldali rajzlapon fekete szakasz jelöli a rugalmas közeget, egyik végén a fekete rögzítési ponttal, a másik végén pedig a barna rezgő testtel. A testből mutató lila vektor a gerjesztő erőt jelképezi. Két grafikon is megjeleníthető még: a gerjesztő erő – idő (lila, pontozott-szaggatott) és a kitérés – idő grafikon (barna, sima). A jobb oldali rajzlapon a rezgés és a gerjesztés közötti fáziseltolódás látható a gerjesztő erő körfrekvenciájának függvényében (lila, pontozott-szaggatott), és az amplitúdó – gerjesztő erő körfrekvenciája grafikon (barna, sima). A két vízszintes, lila szaggatott vonal a π értékét és annak felét jelöli. Két barna szaggatott szakasz jelöli a maximális amplitúdó értékét és a hozzá tartozó körfrekvenciát. Az „f₀” felirat feletti barna szaggatott vonal a rezgő rendszer saját-körfrekvenciáját jelöli. A grafikonokon a két fehér pont a jelenlegi értékeket jelöli.

Vizsgáld meg, melyik tényező változtatásával lehet a jobboldali lapon lévő rezonanciagörbe maximumát megváltoztatni!

Milyen rezgőrendszeri jellemzők változtatásával lehet eltolni a kisebb vagy nagyobb sajátfrekvenciák irányába a rezonanciagörbét?

Melyik jellemzőt kell megváltoztatni, hogy a sajátfrekvencia ne változzon, de a kényszerrezgés amplitúdója növekedjen?

Van-e olyan tényező, amelytől nem függ a rezonanciagörbe maximumának sem a helye, sem az értéke?

Növeld a gerjesztő rezgés körfrekvenciáját! Vizsgáld a rendszer rezgését! Mekkora a gerjesztett rendszer amplitúdója?

Vizsgáld az animációval a kényszerrezgésbe hozott test rezgését! Mi a rezonancia kialakulásának feltétele?

A  ikon megnyomásával tedd láthatóvá a gerjesztő erő és kitérés időfüggését mutató grafikonokat!

Ha kis frekvenciájú gerjesztő rezgésnél távol vagyunk a rezonancia állapotától kicsi gerjesztő frekvencia mellett, mekkora a két függvény közötti fáziskülönbség?

 Milyen a két mennyiség fázisviszonya a rezonancia állapota közelében?

Mi történik akkor, ha a gerjesztő frekvenciát tovább növeled?