[[קובץ:תנודות.jpg|שמאל|250px]]
תנודה היא שינוי במערכת הנמשך לאורך זמן. תנודות יכולות להיות מחזוריות בקירוב או כאוטיות. תנודות מתרחשות במערכות שונות כגון מטוטלת, גלים, מעגלי RLC ועוד. בניסוי זה נבחן תכונות מטוטלת הנשלטת על ידי כח מאלץ וריסון, ונכיר את תופעת התהודה ותהליכי מעבר.
== מערכת הניסוי ==
בניסוי זה נבחן תנודות של מטוטלת. באיור 1 ניתן לראות את מערכת הניסוי, הכוללת מטוטלת, חיישן סיבוב, סליל בעל ליבה מגנטית ומגנט קבוע. את תנודות המטוטלת מודדים באמצעות חיישן תנועה סיבובית (Rotary motion sensor). יש להפעיל את החיישן במצב של רגישות מקסימלית , 1440 שמשמעותו דיוק של (<math>0.25^o</math>).
לעירור תנודות המטוטלת נשתמש באינטראקציה של מגנט קבוע עם שדה מגנטי משתנה. בקצה העליון של המטוטלת מחובר מגנט קבוע הנמצא במרכזו של סליל שטוח, דרכו עובר זרם סינוס מ- Signal generator של הממשק. לכן נוצר שדה מגנטי המשתנה בכיוון האנכי לסירוגין. המגנט, המחובר למוט המטוטלת, שואף להיות מכוון לאורך השדה המגנטי של הסליל, ותנועתו גורמת לתנודות המאולצות של המטוטלת. תדירות הזרם בסליל שינוי כיוון השדה ניתנת לשינוי על ידי שינוי תדירות הזרם בסליל. מבנה המטוטלת מאפשר גם שליטה בחוזק דעיכת התנודות.
את ריסון המטוטלת יוצרים באמצעות מגנט קבוע (ריסון מגנטי).
כיוון שמדובר על אגירת נתונים רבה יש לקבוע את תדירות הדגימה (sample rate) ל- 25Hz.
[[קובץ:מטוטלת.png|300px|מרכז|מסגרת|איור 1 - מערכת הניסוי]]
== מהלך הניסוי ==
כאשר <math>A</math> – אמפליטודה, <math>B</math> – זמן מחזור, <math>C</math> – פאזה מחולקת בתדירות, <math>D</math> – הסטה.
כאמור, בזויות גדולות, זמן המחזור של המטוטלת T קטן כאשר אמפליטודת התנודות קטנה.
בנו גרף של זמן המחזור של התנודות כפונקציה של האמפליטודה.
* מתוך הגרף מצאו מהי הסטייה המקסימאלית של זמן המחזור שמדדתם, מערך זמן המחזור בזויות קטנות?
* מצאו מהו התדר העצמי <math>f_0</math> של המערכת עבור זוויות קטנות.
===תהליכי מעבר אמפליטודת התנודות בשווי משקל ===
בחלק זה נעקוב אחר תהליכי המעבר המתרחשים תחת כח מאלץנמצא את התלות של אמפליטודת התנודות בשווי משקל בתדירות הכוח המאלץ. התחילו את המדידות כאשר המערכת במנוחהבצעו בטווח של <math>f_0-0. לאחר מכן הפעילו את מחולל האותות המזרים זרם בסליל1Hz</math> עד <math>f_0+0. תחילה קבעו לכח המאלץ תדר השווה לתדר העצמי 1Hz</math> (בקפיצות של המערכת. ולאחר מכן, הפעילו תדר הנמוך ב-0.05Hz מהתדר העצמי01Hz).יש להשתמש בריסון גבוה ולחכות עד דעיכת התנודות העצמיות. את האמפליטודה נמצא ע"י התאמה לsin בדומה לחלק 1.
בנו גרפים המתארים את הסטיית המטוטלת הציגו גרף של המשרעת בש"מ כפונקציה של הזמןתדירות הכח המאלץ, ודונו במאפיינים של התוצאותהסבירו את משמעות התוצאה המתקבלת.
בצעו חלק זה עם חיכוך מגנטי ובהעדרו.===תהליכי מעבר ===
===אמפליטודת התנודות בשווי משקל ===בחלק זה נעקוב אחר תהליכי המעבר המתרחשים תחת כח מאלץ. התחילו את המדידות כאשר המערכת במנוחה. לאחר מכן הפעילו את מחולל האותות המזרים זרם בסליל. תחילה קבעו לכח המאלץ תדר השווה לתדר העצמי של המערכת. ולאחר מכן, הפעילו תדר הנמוך ב-0.05Hz מהתדר העצמי.
נמצא בנו גרפים המתארים את תלות אמפליטודת התנודות בשווי משקל בתדירות הכוח המאלץ. את המדידות בצעו בטווח סטיית המטוטלת כפונקציה של <math>f_0 – 0.1 Hz</math> עד <math>f_0 + 0.1</math> (בקפיצות הזמן, ודונו במאפיינים של 0.01Hz).יש להשתמש בריסון גבוה ולחכות עד דעיכת התנודות העצמיות. את האמפליטודה נמצא ע"י התאמה לsin בדומה לחלק 1התוצאות.
הציגו גרף של המשרעת בש"מ כפונקציה של תדירות הכח המאלץ, הסבירו את משמעות התוצאה המתקבלתבצעו חלק זה עם חיכוך מגנטי ובהעדרו.