2. táblázat

3. grafikon

Látható, hogy az alumíniumlemez nem befolyásolja lényegesen a lengésidõt, az inga alá helyezett vaslemez azonban csökkenti. Az ingatestre ekkor a nehézségi erõn kívül a vaslemez mágneses vonzása is hat, ezért az inga úgy viselkedik, mintha kicsit erõsebb lenne a nehézségi gyorsulás: lengésideje lecsökken. (Ez a hatás fénykapu és elektromos óra nélkül is kimutatható, csak nehezebben, pontatlanabbul.)

Czipó Béla a fénykapus idõmérés segítségével azt is igazolta, hogy vaslemez esetén a lengés amplitúdójának csökkenésével valóban kismértékben változik a lengésidõ.

Szerzők

Forrás, irodalom, hivatkozás

Elektromágneses indukció » Mágneses inga csillapodása

Jelenség leírása

Készítsünk mágneses fonálingát: a lengõ test lehet egy kis mágnes, vagy egy felmágnesezett acélgolyó. Vizsgáljuk meg, milyen hatással van a fonálinga lengésidejére és csillapodására, ha az inga egy vízszintes alumínium-, illetve vaslemez felett leng különbözõ magasságokban

Eszközök

állandó mágnes, fonál., hosszú vonalzó, stopper

Magyarázat

Elõször foglalkozzunk a mágneses inga csillapodásának mérésével! A csillapodást a legegyszerûbben azzal az idõvel jellemezhetjük, amely alatt az inga lengésének amplitúdója egy elõre rögzített kezdeti értékrõl egy másik, rögzített értékre csökken. Minél rövidebb ez az idõ, annál nagyobb az inga csillapodása. A mérés technikai kivitelezésénél arra kell ügyelni, hogy a szóban forgó két rögzített amplitúdóérték pontosan definiált legyen. Néhány próbamérés elvégzése után láthatjuk, hogy az inga csillapodását mindkét fémlemez közelsége növeli, azonban vaslemez esetén ez a hatás jóval erõsebb.

Simon Gábor (Bp., Kõrösi Csoma S. Gimn., IV. o. t.) nagyméretû, kb. 1,5 m hosszúságú ingával dolgozott. Alumíniumlemez esetén azt az idõt mérte meg, míg az inga kétszeres amplitúdója (két szélsõ helyzet közötti távolság) 28 cm-rõl 10 cm-re csökken, vaslemez esetén pedig azt az idõt, mialatt a kétszeres amplitúdó 28 cm-rõl 7 cm-re csökken.

Az 1. táblázat, illetve az 1. és 2. grafikon az inga nyugalmi helyzete és a fémlemez közti h távolság különbözõ értékei mellett mért idõtartamokat tartalmazza. (Minden mérési pont 5 független mérés átlagolt eredménye.) Bár a két fém esetén a csillapodási idõt különbözõ amplitúdóhatárok között mérte, jól látható, hogy a vaslemez csillapító hatása még nagyobb h távolságok mellett is jóval erõsebb, mint az alumíniumlemezé.

Vaslemez:

!!\setlength!!!!\tabcolsep!!3.5pt

magasság h [cm] 9 13 17 21 25
csillapodási idõ [s] 18,9 \pm0,1 25,9 \pm0,7 34,0 \pm0,7 44,2 \pm0,4 59,1 \pm0,7

Alumíniumlemez:

!!\setlength!!!!\tabcolsep!!3.5pt

magasság h [cm] 2 4 6 8 10
csillapodási idõ [s] 30,5 \pm0,2 39,4 \pm0,1 50,7 \pm0,2 59,8 \pm0,4 70,6 \pm0,2

1. táblázat

!!\newpage!!

1. grafikon

2. grafikon

Az alumínium csillapító hatását azzal magyarázhatjuk. hogy a mozgó inga által keltett mágneses tér örvényáramokat indukál az alumíniumban, amelyek mágneses tere (a Lenz-törvény értelmében) fékezi az ingát. Ferromágneses anyagok (pl. vas) esetén a fém nagyobb mágneses szuszceptibilitása miatt ez a hatás jóval erõteljesebb.

Térjünk át a feladat másik részére, a lengésidõ vizsgálatára! Ez a mérés nagyobb körültekintést igényel, mint a csillapodás mérése. A lengésidõt annál pontosabban kaphatjuk meg, minél több periódus idejét mérjük le. Amikor az inga közel van a fémlemezhez, feltehetõ, hogy a lengésidõ az amplitúdótól is erõteljesebben függ, hiszen nagy amplitúdó mellett az ingatest a szélsõ helyzetekben kicsit felemelkedik, jobban eltávolodik a fémlemeztõl. Ezért célszerû a lengésidõt minden esetben ugyanazon amplitúdó mellett mérni, ez azonban a nagy csillapodás miatt csak néhány periódus figyelembevételét teszi lehetõvé.

Czipó Béla (Eger, Szilágyi Erzsébet Gimn., II. o. t.) a lengésidõt fénykapu segítségével mérte; egy, az ingatestre szerelt kis pálcika minden lengés alkalmával megszakította a fénykapu jelét. A megszakítások közt eltelt idõt számítógép mérte igen nagy pontossággal. A kapott eredményeket a 2. táblázat, illetve a 3. grafikon tartalmazza.

h magasság [mm]T1 [10-1 s]T2 [10-1 s]
2206,6242,63
4230,72242,68
6235242,67
8240,29242,68
10240,29242,73
12241,24 
14242,48 

 
  URI STRING  
/show/652/F-H-D
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
619,896 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0007
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0095
Total Execution Time  0.0103
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0006   INSERT INTO `sessions` (`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('f30c8bbe5f7ea11c5936b9c3dddf805d', '18.117.11.129', 'Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko;', 1743642662) 
0.0007   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM (`categories`) 
0.0008   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '652' 
0.0007   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywords` ON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '652' 
0.0006   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categories` ON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '652' 
0.0006   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '652' 
0.0004   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '652' 
0.0002   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authors` ON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '652' 
0.0002   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_type` ON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mda` ON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '652'