1313 Estudo de Ondas Mecânicas

Transcrição

1 1 Roteiro elaborado com base na documentação que acompanha o conjunto por: Osvaldo Guimarães PUC-SP Equipamentos 127 V 220 V Cabo de conexão, 32A, 75 cm, vermelho Cabo de conexão, 32A, 75 cm, azul Gerador de funções Guia de ondas mecânicas E E 1 Este item é composto por um gerador de ondas mecânicas, um gerador de funções para alimentação do primeiro dispositivo e cabos de conexão, conforme mostra a figura abaixo. Fig. Gerador de ondas mecânicas (à esquerda) e gerador de funções e cabos de conexão. As fichas técnicas desses elementos são apresentadas a seguir.

2 2 Gerador de vibrações O gerador de vibrações é um aparato versátil e robusto, especialmente adequado para vários tipos de experimentos ondulatórios. Esse gerador é baseado nos mesmos princípios alto falante. Uma bobina enrolada em torno de um fino tubo de alumínio move-se em um campo magnético permanente quando percorrida por uma corrente alternada. O acoplamento do gerador de vibrações a fontes externas é facilitado por um braço de alumínio (φ = 8 mm) conectado à bobina. Esse braço possui um furo para encaixe de pino tipo banana de 4 mm. N. B. A maioria dos geradores de vibração desse tipo tem dois pontos particularmente vulneráveis: 1. a montagem dos acessórios vai cedo ou tarde danificar as partes móveis; 2. outro problema muito freqüente ocorre quando uma corrente muito intensa é fornecida ao equipamento. Nesse gerador, esses riscos foram eliminados. O problema mecânico é eliminado pelo dispositivo de trava. Quando posto no modo Lock (travado) o

3 3 braço central é travado e os acessórios podem ser acoplados sem provocar dano algum ao vibrador. O segundo problema é também eliminado com o uso de um fusível (1,0 A). Quando correntes muito intensas são aplicadas, o fusível sem rompe. Reponha-o usando somente um de especificação similar. Para o uso do vibrador com o propósito de geração de ondas mecânicas, devese alimentá-lo com um gerador de funções (e.g. PHYWE /98). Prenda então ao gerador um fio, uma mola ou uma corda usando o pino banana como conector, conforme ilustrado em seguida. No entanto, observe a limitação na intensidade da corrente. O gerador de vibrações pode vibrar em qualquer freqüência na faixa de 0, khz com amplitudes acima de 7 mm no limite inferior da faixa de freqüências. As formas de onda podem ser senoidal, quadrada, triangular ou dente de serra. O gerador de vibrações pode ser utilizado acima do elemento a ser estimulado, ao lado, ou inclinado, como num retro-projetor. Por meio do acessório de fixação ele pode ser colocado em qualquer angulo que você escolha. Problemas e diagnósticos 1. Verifique se o braço está desbloqueado. 2. Se alguma vez o gerador de vibrações não funcionar, verifique o fusível. Se o fusível estiver rompido, reponha-o usando um similar 1,0 A 250 V. Quando da reposição, verifique se o furo de encaixe do fusível está totalmente livre. Operação 1. Trave o braço oscilatório deslizando o controle da trava para cima (Lock) antes de conectar algum acessório. 2. Use o plug banana para conectar o arranjo experimental de sua escolha ao braço oscilante. 3. Destrave o braço oscilatório (posição Unlock ) 4. Aplique o sinal na entrada do gerador, tomando-o, por exemplo, de um gerador de funções. A intensidade da corrente não deve exceder 1,0 A. 5. Quando não for mais usar o gerador, leve a trava para a posição Lock, desmonte o arranjo e guarde os elementos.

4 4 Especificações técnicas Faixa de freqüências Amplitude Impedância de entrada Corrente máxima 0,1 Hz a 5 khz 7 mm a 1 Hz, decrescendo com o aumento da freqüência. 8 Ω 1,0 A (proteção por fusível) Suportes para montagens horizontal/vertical Permitem colocar o aparato na posição horizontal ou outro ângulo. A barra de 10 mm de diâmetro encaixa-se perfeitamente nos grampos comuns de fixação para laboratórios, tripés, etc.

5 5 Gerador de funções 0,1 Hz khz Finalidade e características O gerador de funções pode ser utilizado em experimentos, em práticas e experimentos de demonstração. Ele dispõe de 3 formas de ondas selecionáveis: senoidal, retangular e triangular. A faixa de freqüências vai de 0,1 Hz até 100 khz. A amplitude do sinal de saída pode ser ajustada até um valor pico a pico de U pp 20 V. Exemplos de aplicação Geração de som com uso de alto-falante (e.g. módulo acústico ) Medição de respostas em freqüências de amplificadores e filtros Excitação periódica de circuitos de oscilação para representação oscilográfica de oscilações amortecidas. Medição de resistências à corrente alternada de bobinas e condensadores. Experimentos básicos sobre análise de espectros. Descrição O aparato está alojado em caixa de plástico resistente a impacto. Nas laterais da caixa há abas de sustentação que podem ser giradas e usadas como suporte para que ele fique em posição inclinada. Quatro apoios de borracha garantem a resistência ao deslizamento e estabilidade do aparato. Este aparelho pode ser sobreposto a outros aparelhos de mesmo tipo de caixa, tomando-se o cuidado de ser colocar os apoios de borracha sobre as

6 6 cavidades do aparelho inferior para aumentar a proteção contra o escorregamento. A conexão à rede elétrica convencional se faz pelo cabo fornecido no conjunto, que encaixa parte posterior da caixa. Na parte superior do encaixe para o fio que vai ligado à rede há um porta-fusíveis que só é acessível se retirarmos o cabo encaixado. A abertura desse porta-fusíveis pode ser feita, por exemplo, com uma chave de fenda. O interruptor para ligar/desligar o aparelho está situado imediatamente junto ao encaixe do conector. Todos os demais elementos estão acessíveis no painel frontal. 1 Saída BNC Conector BNC para saída da tensão do sinal nas três formas possíveis (senoidal, retangular e triangular). 2 Saída para conectores fêmea 4 mm Esses conectores estão situados paralelamente ao BNC. A eles se aplicam as mesmas condições do conector BNC. 3 Botão de ajuste Offset Mediante o uso desse botão pode-se adicionar à amplitude do sinal uma tensão de deslocamento (Offset) de até ± 10 V. 4 Botão de ajuste amplitud Para juste contínuo da tensão de saída até U pp = 20 V (em vazio). 5 Interruptor de níveis Forma do sinal Para seleção de uma das três formas de onda senoidal triangular retangular 6 Botão de ajuste fino Com uma escala para ajuste contínuo da freqüência dentro da margem dos níveis pré-estabelecidos, (veja tópico 7). A freqüência em Hz se obtém com o produto do valor selecionado da escala pela potência de dez selecionada em (7). 7 Botão de ajuste grosso Para definição do expoente da escala selecionada com o botão de ajuste (6). Para os distintos valores níveis de saída, indica-se o valor inicial da faixa de freqüência com o respectivo expoente. Pode-se escolher entre 6 faixas de freqüências

7 7 0,1 Hz... 1 Hz 100 Hz Hz 1 Hz Hz 1 Hz khz 10 Hz Hz 10 Hz khz Manuseio Como padrão, deve-se antes de ligar o aparelho levar o botão de ajuste amplitude ao valor nulo para evitar-se surpresas, como por exemplo, sobrecarga inicial de alto-falantes. O gerador de funções está imediatamente preparado para funcionar em condições logo depois de acionado. Entretanto, recomenda-se, para medidas de maior precisão, uma espera de aproximadamente 15 min para aquecimento dos circuitos. A forma do sinal se escolhe com o seletor (5), da faixa de freqüência com o (7) e o botão de ajuste (6). A precisão do ajuste situa-se em torno de ±10%. Uma verificação mais precisa pode ser feita, por exemplo, com o contador digital eletrônico de quatro dígitos , ou com um instrumento similar Dados técnicos Faixas de freqüência 0,1 Hz... 1 Hz 100 Hz Hz 1 Hz Hz 1 Hz khz 10 Hz Hz 10 Hz khz Tensão de saída aproximadamente V (sem carga, sem tensão de deslocamento) Fator de distorção a 1 khz < 1% Resistência nominal de saída Tensão da rede 50 Ω, saída 2: 10 Ω, 0,5 A Ver placa c/ a característica (127 ou 220 V) Categoria de proteção 1 Dimensões da caixa (mm) (largura, altura, profundidade)