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Appunti sulla teoria e sulla pratica ( # 12 )
ancora sul "Q" del pendolo

 

Giuseppe mi ha scritto chiedendomi di aiutarlo a meglio comprendere il concetto di Q del pendolo.
Tento (.... non per sua incapacità a comprendere, quanto della mia di spiegarmi) volentieri e spero di fare cosa gradita pubblicando questa nota su internet.

L'utilizzazione del fattore Q trova inizialmente applicazione nei circuiti elettrici.

Spero che gli specialisti di elettronica saranno indulgenti nel giudicare qualche inesattezza nella quale posso essere incorso nel compilare questo resoconto.

Quando a cavallo del XIX e XX secolo iniziarono ad essere stese le prime linee telefoniche, il problema che venne immediatamente alla ribalta fu la limitazione delle comunicazioni sulla lunga distanza a causa della caduta dell'intensità del segnale.

Gli studi che vennero fatti dimostrarono che alzando il valore dell'induttanza nelle linee di trasmissione , la caduta d'intensità del segnale sarebbe diminuita. Allo scopo vennero quindi inserite lungo dette linee ogni pochi chilometri delle bobine .

Esse per loro natura assorbivano energia e quindi il rischio era che le migliorie venissero annullate dalla cura.. L'imperativo era aumentare il rendimento di queste bobine e per farlo era importante poter definire le loro caratteristiche.

Fu così introdotto il concetto di "fattore di qualità" indicato dalla lettera Q

Divagazione
Q, non è da correlarsi, come verrebbe ovvio pensare, alla "q" di "qualità" bensì fu scelta semplicemente poiché era una delle ultime lettere ad essere rimasta "libera", non associabile a nessun altra dimensione.

Con parole semplici, quelle che ci sono più consone ,potremmo dire che in un circuito elettrico il valore di Q ( che è un numero puro, un valore senza dimensioni), definisce la precisione di una oscillazione, la capacità di mantenerne la frequenza , la qualità della risonanza .
Cerchiamo di capire meglio.

Se noi immettiamo un segnale con una determinata frequenza nella nostra linea telefonica, mano a mano che esso si propaga lungo la linea, a causa delle resistenze offerte dal conduttore, esso perderà di intensità fino a raggiungere un valore zero .

Riscriviamo questa frase adattandola alle nostre esigenze.
Se noi spostiamo un pendolo ad una determinata altezza e poi lo rilasciamo lasciando oscillare liberamente , esso a causa degli attriti incontrati nell'aria durante il suo movimento, finirà col fermarsi.

Ritorniamo al telefono.
Se il segnale nel momento in cui viene inviato avrà grande intensità , esso prima di smorzarsi potrà raggiungere una distanza maggiore rispetto ad uno più debole e nella stessa linea telefonica.

Riscriviamo questa frase adattandola alle nostre esigenze.
Se il nostro pendolo ha una grande massa , ovvero per esso sia configurabile una maggiore energia potenziale, ci vorrà più tempo perché questa energia si esaurisca .
Ritorniamo al telefono.

Se il materiale di cui è composto il filo conduttore sarà stato scelto fra quelli che oppongono minor resistenza al passaggio del segnale, esso, il segnale, avrà la possibilità di giungere più distante.
Riscriviamo questa frase adattandola alle nostre esigenze.

Se noi poniamo il nostro pendolo in una campana sotto vuoto, venendo a mancare gran parte degli attriti, ci vorrà molto tempo perché esso si fermi.
Se queste analogie ci hanno convinto, possiamo adattare anche per il nostro corpo oscillante, il concetto di Q.
Per un pendolo :



dove Q, come abbiamo detto, è il fattore di qualità
f indica la frequenza di oscillazione
M la massa del pendolo
R le resistenze nel sistema

Sintetizzando possiamo dire che il fattore di qualità di un pendolo rappresenta il rapporto fra la quantità di energia immagazzinata in un pendolo e quella persa durante una oscillazione.

Coloro che mi leggono con maggiore attenzione , ricorderanno che io ho già avuto modo di dire che un aumento della massa del pendolo potrebbe essere auspicabile al fine di ottenerne un miglior comportamento. ( ... un Q più alto).

Si comprende facilmente ora il perché della mia asserzione.
Il Q del pendolo, la "qualità" del pendolo, come si vede dalla formula è direttamente proporzionale alla massa e quindi un aumento del suo valore comporta un aumento di Q.... non va peraltro dimenticato che un aumento della massa del pendolo comporta anche un aumento del attrito durante il suo movimento e quindi genera un aumento di R ( che è al denominatore) tanto che l'aumento di M potrebbe risultarne vanificato al fine di un miglioramento di Q.

.... potrebbe.... vedete!! .... non si sbaglia mai ad adoperarlo!!!

Prossimamente parliamo di Harrison Ford e dei Predatori del Pendolo perduto




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