قياس أشكال وضع Chladni باستخدام طريقة ذراع بصرية

يمكن أن يوفر هذا الإجراء لمحة واضحة لتحديد شكل وضع Chladni باستخدام طريقة الذراع البصرية. الطريقة المقترحة هي طريقة بسيطة إلى حد ما لتحديد شكل وضع Chladni بشكل كمي بتكلفة منخفضة جدا. معرفة المعادلة التفاضلية الجزئية وطريقة العنصر المحدود مهمة للتنفيذ الناجح للإجراء.

لإقامة نظام الاهتزاز، والحصول على اثنين من 1mm سميكة معكوسة ألواح الاكريليك مع 150mm القطر وقطر 200mm على التوالي. حفر حفرة قطرها 3mm في وسط كل لوحة، ووضع علامة عدة نقاط كل 5mm على طول دائرة نصف قطرها التعسفي. نعلق كل لوحة إلى شريط تشغيل هزاز مع الترباس في نقطة الوسط، واستخدام مولد الموجي لدفع هزاز مع موجة جيبي.

للحصول على تردد الرنين، استخدم قلم الليزر لعرض شعاع الليزر عموديًا من مسافة 120 مم على اللوحة المتذبذبة، بحيث ينعكس الشعاع على شاشة الضوء 500 مم في المسافة. سرعان ما تحرك قلم الليزر على طول الاتجاه عموديا على طوله لمسح أكثر من قطر، في حين أن مولد إشارة يتغير باستمرار تردده. عندما يتم تمديد طول بقعة بشكل كبير على طول القطر، وبعض البقع مع أي توسع تقريبا تظهر، تبدأ مسح نطاق تردد معين ببطء، وتحديد التردد الذي البقعة يوسع أكثر وضوحا.

لإعداد مسار الضوء ونظام القياس، ضع شاشة الضوء موازية لللوحة تهتز، ووضع علامة على المسافة بمسطرة متر. ثم، باستخدام 500mm كمسافة البداية، ضع قلم الليزر لإسقاط شعاع عموديا على لوحة، بحيث ينعكس شعاع على الشاشة الخفيفة في المسافة، والتأكد من أن علامة المحرز سابقا يمكن مسحها ضوئيا في حين أن قلم الليزر يتحرك. للحصول على قياس تجريبي، قم بتشغيل مولد الإشارة، وقم بتعيين تردد الإثارة على تردد الرنين الذي توسعت فيه البقعة بشكل واضح للغاية.

يجب أن تكون شدة الإشارة صغيرة قدر الإمكان بمجرد أن تكون بقعة الضوء على الشاشة الخفيفة كبيرة بما يكفي لتسجيلها. ضبط قلم الليزر بحيث تتزامن نقطة الحادث مع العلامة الأولى ، أي مع أقرب علامة إلى النقطة الثابتة من اللوحة ، وتحريك الشاشة من 500mm إلى 1000mm ، وقياس طول البقعة من الشاشة كل 50mm. ثم ضبط قلم الليزر لجعل نقطة الحادث المجاورة لعلامة المقبل ، وتكرار القياسات من 500mm إلى 1000mm كما أظهرت للتو.

عندما تم قياس جميع نقاط الحادث، كرر القياس مع لوحة الاكريليك من القطر الأكبر التالي. يتم تحديد تردد الإثارة الذي يمكن أن يثير نمط شلادني محوريمتر من خلال اختبار التردد الشامل. ويرتبط قطر أكبر لوحة مع مرونة أعلى لوحة.

تحت التردد الرنانة المقابلة، يمكن قياس وتسجيل طول بقعة الضوء على شاشة الضوء من لوحات مختلفة. رسم هذه البيانات يسمح مقارنة أشكال وضع لوحات مختلفة. الجانب الأكثر أهمية في هذا الإجراء هو الحصول على بيانات دقيقة عند قياس طول البقعة ، حيث تحدد هذه البيانات دقة التجربة بأكملها.

ويمكن أيضا أن تستخدم هذه الطريقة لتحديد الأشكال وضع غير محورية في كلمة طفيفة، الماس تتبع جمال أنماط Chladni.