Fizikai inga

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Inga mozgása.
A fizikai inga modellje. A kék \mathbf{v} vektor jelzi a felfüggesztett merev test mindenkori sebességét, a piros \mathbf{a} vektor a mindenkori gyorsulását, \theta pedig a kitérés szögét.

Ha egy merev testet egy tömegközéppontján kívül húzódó vízszintes tengelyre felfüggesztünk, az így létrejött mechanikai rendszer a fizikai inga.

A szabad lengéseket végző inga periódusideje kis kitérések esetén:


T = 2\pi \sqrt{\frac{I}{mgd}}

A matematikai inga analógiájára ez az összefüggés így átírható:

 T = 2\pi\sqrt{\frac{l_0}{g}},

bevezetve az inga l_0 redukált hosszát:

 l_0 = \frac{I}{md}

ahol:

Alkalmazások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Időmérés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Széleskörűen elterjedt alkalmazás az időmérés ingaórával. A 2 másodperc periódusidejű ingát másodpercingának hívják, ennek hossza ~1 m. (Az 1 m hosszú matematikai inga periódusideje 2,006066 s). Az ingaórákban előszeretettel alkalmazzák a másodpercingát, mivel ez az inga minden kilendülésnél egyszer elmozdítja a másodperc mutatót. Az ingaórák a súrlódás következtében pontatlanok lesznek.

Gravitáció mérése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A g nehézségi gyorsulás változóként szerepel az inga lengésidejének képletében , ez azt jelenti, hogy az inga frekvenciája a Föld különböző pontjain eltérő lesz. Így például, ha egy ingaóra pontosan jár Glasgowban (ahol a g = 9,915 63 m/s2) és ezt az órát elvisszük Kairóba, (ahol g = 9,793 17 m/s2), az inga hosszát 0,23%-kal meg kell rövidíteni

Az inga ennélfogva alkalmas a földmérésben a helyi gravitáció mérésére a Föld bármely pontján – ezt gravimetriának hívják.

Szeizmológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Csaknem függőleges tengelyű ingát használtak az első szeizmométerekben a földrengések mérésére. Az inga nem mozdult el, amikor a műszer háza a földrengés következtében elmozdult, és a különbséget egy dobra felcsévélt szalagra rajzolta a műszer.

Schuler-hangolás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ahogy először Maximilian Schuler igazolta 1923-ban írt, klasszikussá vált dolgozatában, hogy egy inga, melyenek periódusideje pontosan megegyezik egy hipotetikus mesterséges holddal, mely a Föld felszine magasságában kering (ez ~84 perc) a Föld középpontja felé fog mutatni, ha az alapja hirtelen elmozdul. Ez az alapelve a Schuler-hangolásnak, melyet minden inerciális vezérlés tervezésénél figyelembe kell venni, amely a Föld közelében működik, tehát például repülőgépeken vagy hajókon.

Csatolt ingák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Két csatolt inga kettős ingát alkot. Sok fizikai rendszert lehet modellezni csatolt ingával. Bizonyos feltételek mellett ezek a rendszerek a kaotikus mozgás szemléltetésére is alkalmasak.

Szórakoztató ingák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ingát gyakran látni játszótereken. A hinta egy bizonyos fajta parametrikus lengőrendszer. Hintákkal szoktak kiegészíteni körhintákat is a nagyobb élmény kedvéért.

Rugózás helyettesítése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az inga hasonlóan viselkedik, mint egy rugó-tömeg rendszer. Néhány esetben (például mozdonyoknál) a kocsiszekrény vízszintes irányú rugózását ingás felfüggesztéssel helyettesítik.

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Forrás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]