4.2 Χρήση των χρονομέτρων

Ο μετρονόμος δίνει ίσες χρονικές μονάδες η διάρκεια των οποίων ρυθμίζεται με μετάθεση του δρομέα κατά μήκος του κινητού στελέχους (Εικ. 4.2.1) Σε κάθε ακραία θέση του κινητού στελέχους παράγεται κρότος. Οι ταλαντώσεις του μετρονόμου λοιπόν είναι δυνατό να παρακολουθούνται είτε οπτικά είτε (μόνο) ακουστικά. Το όργανο, όταν χρειαστεί, κουρντίζεται με το κλειδί που βρίσκεται στη μία πλευρά του. Τα μηχανικά και τα απλά ηλεκτρικά χρονόμετρα (Εικ. 4.2.2), έχουν συνήθως τρία πλήκτρα διαφορετικού χρώματος. Το πράσινο πλήκτρο είναι το πλήκτρο έναρξης και το κόκκινο το πλήκτρο λήξης. Το τρίτο πλήκτρο είναι το πλήκτρο επαναφοράς του δείκτη στη θέση 0 (πλήκτρο μηδενισμού). Τα πλήκτρα έναρξης και λήξης πρέπει να πιέζονται ταυτόχρονα με την έναρξη και τη λήξη αντιστοίχως της χρονικής διάρκειας του φαινομένου που μετράται.

Εικόνα 4.2.1 Μετρονόμος

Με τα ηλεκτρονικά ψηφιακά χρονόμετρα επιτυγχάνουμε μετρήσεις μεγαλύτερης ακρίβειας. Με το ηλεκτρονικό χρονόμετρο της εικόνας 4.2.3 μετράμε με ακρίβεια 0,01s.

Εικόνα 4.2.2 Ηλεκτρικό χρονόμετρο

Εικόνα 4.2.3 Ηλεκτρονικά ψηφιακά χρονόμετρα

Στην αριθμητική (κυκλική) κλίμακα διαβάζεται ο αριθμός των δευτερολέπτων (από τη θέση της κόκκινης κουκίδας), ενώ στην ψηφιακή οθόνη τα εκατοστά των δευτερολέπτων. Η έναρξη και η λήξη μέτρησης του χρόνου γίνεται είτε με τους δικούς του χειροκίνητους διακόπτες είτε αυτόματα με εξωτερικούς διακόπτες που συνδέονται καλωδιακά (με ηλεκτρόδια, με γεννήτριες συχνοτήτων, με μικρόφωνα, με εμπόδια φωτός κτλ.). Στην εικόνα 4.2.4 φαίνεται ένα πολυδύναμο ψηφιακό όργανο μέτρησης. Μπορεί να λειτουργήσει ως χρονόμετρο με ακρίβεια χιλιοστού του δευτερόλεπτου (0,001s), ως συχνόμετρο και ως ρυθμόμετρο.

Εικόνα 4.2.4

Με το στροβοσκόπιο (Εικόνα 4.2.5) μπορούμε να υπολογίσουμε τη συχνότητα ή την περίοδο ενός σώματος που εκτελεί μία ταχύτατη περιοδική κίνηση (ομαλή κυκλική, ταλάντωση κτλ.). Ας υποθέσουμε π.χ. ότι θέλουμε να μετρήσουμε τη συχνότητα περιστροφής ενός λευκού δίσκου, ο οποίος φέρει μια κόκκινη κηλίδα κοντά στην περιφέρειά του. Εξαιτίας της μεγάλης ταχύτητας περιστροφής δεν μπορούμε να διακρίνουμε την κηλίδα. Για να επιτύχουμε το σκοπό μας, χρησιμοποιούμε στροβοσκόπιο σε σκοτεινή αίθουσα. Συνδέουμε το στροβοσκόπιο με την τάση του δικτύου (220V).

Εικόνα 4.2.5

Φέρουμε το κουμπί επιλογής συχνοτήτων στη θέση των χαμηλών συχνοτήτων. Θέτουμε σε λειτουργία το στροβοσκόπιο με το διακόπτη ΟΝ-OFF. Το στροβοσκόπιο εκπέμπει αναλαμπές βραχύτατης διάρκειας σε ίσα χρονικά διαστήματα, οι οποίες φωτίζουν τον περιστρεφόμενο δίσκο. Αυξάνουμε σιγά σιγά τη συχνότητα των αναλαμπών στρέφοντας το κουμπί μεταβολής συχνότητας. Αν το κουμπί αυτό φτάσει στο τέλος της διαδρομής του και εξακολουθούμε να μη διακρίνουμε την κηλίδα, αλλάζουμε κλίμακα συχνοτήτων με το κουμπί επιλογής συχνοτήτων. Συνεχίζουμε την αύξηση της συχνότητας των αναλαμπών. Όταν η συχνότητα των αναλαμπών αρχίζει να πλησιάζει τη συχνότητα περιστροφής του δίσκου, η κηλίδα εμφανίζεται να προχωρεί αργά κατά τη φορά περιστροφής του δίσκου (Εικ. 4.3α). Όταν η συχνότητα των αναλαμπών γίνει ίση με τη συχνότητα περιστροφής του δίσκου, η κηλίδα φαίνεται να παραμένει ακίνητη (Εικ. 4.3β).

Εικόνα 4.3

Στην περίπτωση αυτή το στραβοσκόπιο εκπέμπει αναλαμπές τη στιγμή που η κηλίδα βρίσκεται στην ίδια θέση κάθε φορά. Αν η συχνότητα των αναλαμπών γίνει λίγο μεγαλύτερη από τη συχνότητα περιστροφής του δίσκου, τότε η κηλίδα φαίνεται να προχωρεί αργά κατά φορά αντίθετη της περιστροφής του δίσκου. Αν η συχνότητα των αναλαμπών συνεχώς αυξανόμενη, γίνει διπλάσια, τριπλάσια κτλ. της συχνότητας περιστροφής του δίσκου, τότε η κηλίδα και στις περιπτώσεις αυτές θα φαίνεται ακίνητη.