5.32. Rezgéscsatolás bemutatása Wilberforce-ingával

A kísérlet célja 

A rezgéscsatolás egy rendkívül látványos példán történő bemutatása. A jelenség során egy „test” különböző lehetséges rezgései közötti csatolást láthatjuk.

Szükséges anyagok, eszközök

• Tükrös állvány kémcsőbefogóval
• Dugós végű spirálrugó (a dugót kell a kémcsőbefogóba tenni)
• Wilberforce-ingatest

Leírás

A Wilberforce-inga egy lágy csavarrugóból és a ráakasztott speciális testből áll. A rugónak azért kell lágynak lennie, hogy a hosszanti rezgés mellett viszonylag nagy amplitúdójú forgási (csavarirányú) rezgésbe is hozható. Ez úgy ellenőrizhető, hogy a felfüggesztett rugót az ingatestnél fogva hosszának változtatása nélkül elcsavarjuk. Ha kis erőkifejtéssel két teljes fordulatot tudunk csavarni a rúgón, akkor megfelelő lehet.

A Wilberforce-ingát úgy kell elkészíteni, hogy a hosszanti és a forgási rezgés sajátfrekvenciája közeli legyen. Ebben az esetben a két rezgésforma csatolódni tud. A csavarás nélkül kitérített és elengedett test hosszanti rezgései úgy csillapodnak, hogy közben egyre növekvő forgási rezgésbe jön. Ezután a folyamat fordított irányban is megismétlődik.

Módszertani kiegészítések

• A Wilberforce-inga működésének leírása rendkívül nehéz, középiskolai szinten lehetetlen. Érdemes csak jelenség szinten foglalkozni vele.