Misurazione delle forme in modalità Chladni con un metodo a leva ottica

Questa procedura può fornire uno sguardo chiaro per determinare la forma in modalità Chladni utilizzando il metodo della leva ottica. Il metodo proposto è un approccio piuttosto semplice per determinare quantitativamente la forma della modalità Chladni a un costo molto basso. La conoscenza dell'equazione differenziale parziale e del metodo degli elementi finiti è importante per l'esecuzione riuscita della procedura.

Per impostare il sistema di vibrazione, acquisire due piastre acriliche circolari specchiate di 1 mm di spessore rispettivamente con diametro di 150 mm e diametro di 200 mm. Praticare un foro di diametro di 3 mm al centro di ogni piastra e contrassegnare diversi punti ogni 5 mm lungo un raggio arbitrario. Attaccare ogni piastra alla barra di azionamento del vibratore con un bullone nel punto centrale e utilizzare un generatore di forme d'onda per guidare il vibratore con un'onda seno.

Per acquisire la frequenza di risonanza, utilizzare la penna laser per proiettare perpendicolarmente il raggio laser da una distanza di 120 mm sulla piastra vibrante, in modo che il fascio si rifletta sullo schermo luminoso 500 mm in lontananza. Spostare rapidamente la penna laser lungo la direzione perpendicolare alla sua lunghezza per scansionare oltre il diametro, mentre il generatore di segnale cambia continuamente la sua frequenza. Quando la lunghezza del punto è significativamente allungata lungo il diametro e appaiono alcune macchie senza quasi alcuna espansione, inizia a scansionare lentamente la certa gamma di frequenza e determina la frequenza con cui il punto si espande più ovviamente.

Per preparare il percorso della luce e il sistema di misurazione, posizionare lo schermo luminoso parallelo alla piastra vibrante e contrassegnare la distanza con un righello del metro. Quindi, utilizzando 500 mm come distanza di partenza, posizionare la penna laser per proiettare il fascio perpendicolarmente sulla piastra, in modo che il fascio venga riflesso sullo schermo luminoso in lontananza, assicurandosi che il segno precedentemente fatto possa essere scansionato mentre la penna laser è in movimento. Per ottenere una misurazione sperimentale, accendere il generatore di segnale e impostare la frequenza di eccitazione sulla frequenza di risonanza alla quale lo spot si è espanso più ovviamente.

L'intensità del segnale dovrebbe essere il più piccola possibile una volta che il punto luce sullo schermo luminoso è abbastanza grande da essere registrato. Regolare la penna laser in modo che il punto incidente coincida con il primo marcatore, cioè con il marcatore più vicino al punto fisso della piastra, e spostare lo schermo da 500 mm a 1000 mm, misurando la lunghezza dello spot dallo schermo ogni 50 mm. Quindi regolare la penna laser per rendere il punto incidente adiacente al marcatore successivo e ripetere le misurazioni da 500 mm a 1000 mm come appena dimostrato.

Una volta misurati tutti i punti incidente, ripetere la misurazione con la piastra acrilica del diametro maggiore successivo. La frequenza di eccitazione che può eccitare un modello assimmetrico chladni è determinata attraverso il test di spazzamento della frequenza. Un diametro della piastra più grande è correlato a una maggiore flessibilità della piastra.

Sotto la corrispondente frequenza risonante, la lunghezza della luce sullo schermo luminoso di diverse piastre può essere misurata e registrata. Tracciare questi dati consente il confronto delle forme di modalità delle diverse lastre. L'aspetto più importante di questa procedura è ottenere dati accurati quando si misura la lunghezza del punto, poiché questi dati determinano l'accuratezza dell'intero esperimento.

Questo metodo può anche essere utilizzato per determinare forme in modalità non assimmetrica in parola minore, per tracciare la bellezza dei motivi Chladni.