Oscillazioni forzate: pendolo di Pohl

Principio

Se si lascia oscillare liberamente un sistema oscillante si osserva che la diminuzione delle ampiezze massime successive dipende fortemente dallo smorzamento. Se il sistema oscillante è stimolato ad oscillare da una coppia periodica esterna, osserviamo che nello stato stazionario l’ampiezza è funzione della frequenza e dell’ampiezza della coppia periodica esterna e dello smorzamento. Devono essere determinate le frequenze caratteristiche dell’oscillazione libera e le curve di risonanza dell’oscillazione forzata per diversi valori di smorzamento

Vantaggi

• Oscillazione di lunga durata grazie ai cuscinetti a sfera
• Smorzamento tramite freno a correnti parassite resistente all’abrasione
• Semplice illustrazione del principio elementare delle oscillazioni forzate
• Adatto anche per dimostrazioni ed esperimenti studenteschi
• Progettato per la proiezione di ombre ampie e chiare durante la sperimentazione

Attivita’ proposte

• A. Oscillazione libera

1. Determinare il periodo di oscillazione e la frequenza caratteristica della cassa non smorzata.
2. Determinare i periodi di oscillazione e le corrispondenti frequenze caratteristiche per diversi valori di smorzamento. Le ampiezze massime successive e unidirezionali devono essere tracciate in funzione del tempo. Devono essere calcolati i corrispondenti rapporti di attenuazione, le costanti di smorzamento e i decrementi logaritmici.
3. Realizzare il caso aperiodico e quello strisciante.

• B. Oscillazione forzata

1. Le curve di risonanza devono essere determinate e rappresentate graficamente utilizzando i valori di smorzamento di A .
2. Le frequenze di risonanza devono essere determinate e confrontate con i valori di frequenza di risonanza precedentemente rilevati.
3. Lo sfasamento tra il pendolo di torsione e la coppia esterna stimolante deve essere osservato per un piccolo valore di smorzamento, presupponendo che in un caso la frequenza di stimolazione sia molto al di sotto della frequenza di risonanza e nell’altro caso sia molto al di sopra.

Obiettivi formativi

• Frequenza angolare
• Frequenza caratteristica
• Frequenza di risonanza
• Pendolo di torsione
• Vibrazioni torsionali
• Coppia e coppia di ripristino
• Oscillazione libera smorzata/non smorzata
• Oscillazione forzata
• Rapporto di attenuazione/decremento
• Costante di smorzamento
• Decremento logaritmico
• Caso aperiodico
• Strisciante