naslov

  Uvod    Potek dela    Prikaz delovanja    Rezultati    Avtorji

   
Prikaz delovanja ter fizikalna ozadja


Tu je razložen in prikazan gramofon in principi delovanja njegovih delov. Nekaj je tudi enačb, ki  opisujejo vse pomembnejše fizikalne prvine gramofona.

Animirana skica delovanja gramofona

animacija

Delovanje mlinčka


 Za vrtenje gramofonske plošče smo uporabili mlinček na vodo.

levoMlinček in cev z označenimi količinami

Voda po cevi priteče iz banje. Voda, ki priteče do lopatic, ima (upoštevamo zakon o ohranitvi energije za tekočine - Bernoullijeva enačba) hitrost:

v=koren(2 g(h+H/2))


pri tem je h višinska razlika med dnom banje in lopaticami, H pa začetna višina gladine vode v banji. Pri računu moramo upoštevati, da se s praznjenjem banje višina gladine manjša in se tako manjša tlak na dnu banje, do koder sega cev. Za približen račun pa lahko vzamemo, kot neko srednjo hitrost iztekanja, hitrost iztekanja pri na pol polni banji. Ta približek lahko utemeljimo s tem, da H ni velik.

(Bernoullijeva enačba seveda velja za idealno neviskozno tekočino; dokaj dobro velja za vodo, ki ima majhno viskoznost).

Ta hitrost se prenese na lopatice. Če oddaljenost od konca lopatic do osi vrtenja označimo z R, dobimo za kotno hitrost:

omega1=v1/R



gorSkica z vsemi radiji uporabljenimi v enačbah

Hitrost navijanja vrvice je:


v2=r1omega1

Hitrost odvijanja vrvice je enaka hitrosti navijanja vrvice, zato je kotna hitrost, s katero se vrti gramofonska pošča, enaka:

omega2=v2/r2
Na začetku, ko se mlinček še ne vrti, je relativna hitrost vodnega curka glede na lopatico kar enaka v1. Sila vodnega curka takrat znaša:

F=v1fimasni 

(ob predpostavki, da ob trku ob lopatico izgubi vso gibalno količino). Ta sila povzroča navor, ki pospešuje vrtenje mlinčka. Ker mlinček pridobiva na hitrosti, se manjša relativna hitrost vodnega curka glede na mlinček, dokler ta ne postane enaka nič.  Takrat se mlinček vrti s stalno hitrostjo, ki se ohranja čeprav v ležajih deluje sila trenja. Če bi se hitrost nekoliko zmanjšala, bi se zopet pojavila sila curka (zaradi neničelne relativne hitrosti med lopaticami in vodnim curkom).

Kaj vse smo zanemarili pri računanju


Bistvo naše naloge je bila izdelava delujočega gramofona, lahko pa bi (če bi nam čas to dopuščal) izmerili frekvenco vrtenja milega vinilija in jo primerjali s teoretično napovedjo. Tudi brez tega lahko premislimo, zaradi katerih pojavov bi se izmerjena vrednost od teoretične razlikovala:

- trenje na vseh prenosih

- neupoštevanje škripca pri računih

- vrvica je pri navijanju opletala (na fotografijah se lahko opazimo, da se je navila kar na 5-10 cm širokem področju)


Kako priti do zvoka



levoBucika zapičena skozi pokrovček jogurtovega lončka, uporabljena kot igla

Zvok je na plošči zapisan kot nihanje globine zarez. V zarezah "piše" kako mora nihati membrana zvočnika. Torej moramo to nihanje prenesti na naš zvočnik. Ker so zareze tanke, smo kot iglo uporabili kovinsko buciko. Zareze na plošči zatresejo iglo in ta mora tresljaje, oziroma nihanje, prenesti na membrano. Kot membrano smo uporabili pokrovček jogurtovega lončka. Jogurt smo z nožem odprli na dnu, ga pojedli, oprali, skozi še zalepljen pokrovčekzapičili buciko in jo utrdili z lepilom. Poizkusili smo z veliko različnimi jogurti. Sprva smo buciko zapičili skozi dno lončka a smo ugotovili, da daje pokrovček lepši zvok. To je logično, saj je pokrovček tanjši in mehkejši in lahko niha s frekvencami, s katerimi dno lončka, ki je iz trde plastike, ne bi moglo. Zvok je ojačal jogurtov lonček, ki prepreči, da bi se zvok širil na vse strani ampak ga usmeri, kar pomeni, da se energijski tok, ki bi se širil v cel prostor, širi le v želeno smer. Posledično slišimo tako glasnejši zvok.

desnoOdpiranje jogurtovega lončka tako, da ne poškodujemo pokrovčka

  
FMF - Projektno delo- maj, junij 2006