David Koňařík

e-mail: XKONARI1@BR.FJFI.CVUT.CZ

 

Skládání kyvů

 

Vidíme-li, jak se pohybuje kulička zavěšená na provázku po kružnici,tak nám to připadá naprosto přirozené a vůbec nad tím neuvažujeme. Podíváme-li se ale na ni pozorněji, můžeme si všimnout, že se vlastně kývá ve dvou na sobě kolmých směrech. Pokud ale nahradíme provázek pevným ramenem, jež může kývat pouze v jednom směru, tak nám vznikne rovinné kyvadlo. Jestliže mu umožníme kývat se ve dvou směrech, tak nám vznikne kyvadlo, které se chová, co se týče charakteru pohybu, stejně jako kulička na provázku. Zajímavých vlastností se mu dostane, zvolíme-li druhé místo ohybu, kolmé na první směr, někde v části ramene, vznikne kyvadlo kývající se v jednom směru rychleji, než ve směru na kolmém k němu. Rozkýváme-li takovéto kyvadlo, začne se pohybovat po zvláštních drahách, jež tvoří Lissajousovy obrazce dané poměrem kmitočtů jež mají jednotlivá kyvadla.

Lissajousovy obrazce bývají pro různé poměry kmitočtů uváděny v různých knihách a pokud známe jeden z kmitočtů, mohou sloužit pro poměrně přesná měření a porovnávání kmitočtů. Někdy bývají uváděny i fázové posuvy mezi kmitočty jednotlivých kyvů.

Obrazce vytvořené mechanickými kyvy se využívají málo, ale dají se vytvořit pomocí osciloskopu a dvou zdrojů sinusového signálu připojených na jeho vstupy. Ve vlastním osciloskopu je lehký elektronový paprsek vychylován v rytmu vstupních signálů jeden ve vertikálním a druhý v horizontálním směru a na stínítku se nám pak zobrazí příslušný obrazec.

Takovéto zapojení je možno využít po měření kmitočtu pomocí cejchovaného generátoru, jehož kmitočet známe, čímž se měření stává poměrovým a je závislé hlavně na přesnosti generátoru, maximální možný kmitočet je omezen schopnostmi osciloskopu. Využití může být např. v elektronice, kde takto můžeme měřit, porovnávat a určovat fázový posuv mezi dvěma kmitočty. Dále se dá také použít pro měření i kmitů jiných než jsou elektrické, pokud použijeme vhodného převodníku měřeného signálu na signál elektrický, lze takto porovnávat i kmitočty ze dvou od sebe různých zdrojů, např. tepelného a mechanické, které mají spolu málo společného. Praktické využití je spíše v laboratořích, protože pro normální měření je metoda zbytečně přesná a komplikovaná a existují levnější, ale méně přesné, přístroje.

Na závěr bych chtěl říci, že během svého působení na fakultě, se s touto metodou měření kmitočtu nejspíše setkáte. Matematické řešení jsem pro složitost vynechal. Přikládám i tabulku Lissajousových obrazců pro různé fázové posuvy a poměry kmitočtů. Případné dotazy pište na uvedený e-mail, budu se snažit na všechny dotazy odpovědět.