Engineering
Fonograf: dźwięk w rowku
Odtwórz woskowy wałek w salonie przy lampie: rowek o zapisie wgłębnym unosi ostrze igły, które przez sprężynę dźwigni porusza membranę z miki, a tuba zamienia ruch membrany w dźwięk. Patrz na rowek powiększony dwa tysiące razy obok maszyny i na jadącą po nim igłę; podnieś ton ponad zamkniętą częstotliwość utraty prowadzenia, a ostrze odlatuje od wzgórków; przyspiesz wałek, a wysokość dźwięku rośnie proporcjonalnie; obciąż membranę lepszą tubą, a wypromieniuje więcej. Praca rowka jest rozliczana z każdą stratą i wypromieniowanym dźwiękiem.
Co się dzieje
Woskowy wałek obraca się z 160 obr/min pod ostrzem igły 0,3 g dociskanym siłą 0,3 N; sztywna jednostronna sprężyna kontaktowa z tłumieniem pozwala rowkowi pchać ostrze w górę, ale nigdy nie ciągnąć go w dół. Ostrze porusza membranę z miki 0,5 g przez sprężynę dźwigni igły; membrana spoczywa na własnym zawieszeniu, a tuba obciąża ją rezystancją promieniowania, której dyssypacja jest dźwiękiem. RK4 co 2 µs; praca rowka, każda strata i dźwięk są całkowane z tymi samymi wagami, więc bilans się domyka. Zamknięta odpowiedź liniowa daje amplitudy i częstotliwość, przy której dynamiczna siła kontaktu po raz pierwszy równa się sile docisku.
Co wypróbować
Zagraj ton 440 Hz i porównaj amplitudy ze wzorem zamkniętym; podnieś ton ponad częstotliwość utraty prowadzenia i patrz, jak ostrze opuszcza rowek; przyspiesz wałek; obciąż tubę.
Model i jego ograniczenia
Jednowymiarowy rowek wgłębny, punktowa igła, liniowe dźwignia i zawieszenie, tuba jako pojedyncza rezystancja promieniowania; brak zużycia rowka i rezonansów akustycznych tuby. Poziomy są te tego wyidealizowanego odtwarzacza.
Równania modułu
Równania N = k_c·(g − y1) + c_c·d(g − y1)/dt, N ≥ 0 m1·a1 = N − F_t − k_l·(y1 − y2) − c_l·(v1 − v2) m2·a2 = k_l·(y1 − y2) + c_l·(v1 − v2) − k2·y2 − (R_h + c_0)·v2 W_groove = ΔE + ∫(c_l·Δv² + c2·v2² + N_loss) dt, P_sound = R_h·v2²
