Опыт 1. Подвесьте маятник в таком месте, чтобы его колебаниям ничто не мешало (например, в дверном проеме). Отклоните его вправо и, перед тем как отпустить, толкните вперед. Маятник получит сразу два направления движения: ему надо качаться справа налево и одновременно вперед и назад, поскольку вы его так толкнули. Направления колебаний перпендикулярны друг другу, они складываются, и маятник будет описывать эллипсы или даже окружности.
Еще один вариант маятника
Опыт 2. Возьмите велосипедную или длинную вязальную спицу или прямой кусок металлической проволоки примерно такой же толщины и длины. Зажмите ее конец в тисках или между двумя деревянными брусками. Спица (или проволока) должна быть в вертикальном положении. На свободный ее конец наденьте кусочек резиновой трубки со вставленным в нее (наполовину) блестящим стальным шариком от шарикового подшипника.
Опыт будем наблюдать сверху, поэтому позаботьтесь, чтобы шарик на спице был хорошо освещен.
Если вы немного отклоните спицу и отпустите ее, она начнет колебаться, блик на шарике будет описывать эллипсы. Почему же эллипсы, а не прямую линию? Дело в том, что, отклонив и отпустив спицу, вы, скорее всего, сами того не замечая, сообщили ей сразу два направления колебаний.
Впрочем, потренировавшись, можно добиться, чтобы блик шарика при отпускании спицы чертил только короткую прямую линию. Когда вы этого добьетесь, ударьте по спице, поперек ее колебаний, деревянной палочкой. Шарик сразу начнет описывать эллипсы. Это наглядный результат сложения двух перпендикулярных колебаний.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Начинаем слушать небо!
Ионосфера, как вы, наверное, знаете, это слой атмосферы, расположенный на высоте от 90 до 400 и более километров. Разреженный газ в ней сильно ионизирован солнечным излучением, проводит электрический ток и отражает радиоволны. Именно там наблюдаются полярные сияния и магнитные бури, влияющие на состояние здоровья людей. Благодаря своей высокой чувствительности, ионосфера способна очень точно реагировать на события как на Солнце, так и на Земле.
Некоторые исследователи считают, что есть ионосферные предвестники больших землетрясений, что может быть использовано в их прогнозе. А поскольку ионосфера отражает сигналы далеких радиостанций, для ее изучения не обязательно запускать спутники и зонды, использовать радары и сложный математический аппарат. Достаточно научиться слушать и наблюдать радиоэфир.
Спектры сигналов и их наблюдение. Спектр показывает, из каких частотных составляющих состоит сигнал. Чистая музыкальная нота (звучание камертона) содержит лишь одну частоту, например, 440 Гц (используется для настройки музыкальных инструментов). Свист также содержит лишь одну частоту, но более высокую, где-то от 2 до 3 кГц. Речь или музыка содержат уже целый набор частот, и такой спектр удобно изображать графически.
Наверняка вы уже видели спектры на дисплеях аудиоаппаратуры, где интенсивность спектральных компонент отображается высотой светящихся столбиков. Если же надо записать спектр и его изменения во времени, то лучше отображать интенсивность яркостью, по одной координате отложить время, по другой — частоту.
Именно так сделано в программе «Спектран» (Spectran), отображающей графически в режиме реального времени спектр поступающего сигнала в виде «водопада» — непрерывной ленты с координатами время — частота, и способной автоматически, с определенной периодичностью сохранять изображения, формируя, таким образом, «историю» сигнала за период работы.
Программа создана двумя итальянскими радиолюбителями с позывными I2PHD и IK2CZL, предназначена для исследования спектров звуковых сигналов, наблюдения слабых сигналов в шуме и т. д. Она распространяется бесплатно и доступна на многих радиолюбительских сайтах в сети Интернет. Ее часто используют для визуального приема телеграфных сигналов. Вот пример записи сигнала авиационного маяка на средних волнах (СВ).
Скриншот с экрана программы «Спектран».
Спектр тонального сигнала маяка.
Сигнал маяка тональный, с частотой 1000 Гц. После длительной посылки маяк дважды передает букву W, и затем цикл повторяется. Для удобства чтения телеграфа «водопад» запускают по горизонтали и подбирают скорость «протяжки». Этот сигнал чистый, сильный и неискаженный, поскольку маяк находился близко и принимался земной волной.