Efeito de fixação (física)

O efeito lock-in é a influência mútua de osciladores fracamente acoplados .

Primeira observação

O efeito lock-in foi provavelmente observado pela primeira vez por Christiaan Huygens . Em seu livro Horologium Oscillatorium , publicado em 1673 , ele relata um estranho fenômeno que observou em relógios de pêndulo.

Foi usado para navegação em navios relógios de pêndulo suspenso de gimbal . No caso de um relógio falhar, geralmente você tem dois relógios idênticos com você. Huygens observou então que dois relógios em tal nave não eram apenas quase iguais em termos de precisão, mas também exatamente iguais. Eles sempre marcavam no mesmo instante. Mesmo que a correspondência fosse perturbada intencionalmente, os pêndulos se sincronizariam novamente em um curto espaço de tempo, neste caso os pêndulos se moviam em push-pull (fora de fase, simetria de espelho).

Esse fenômeno só ocorria quando os relógios eram acertados com precisão. Se um relógio funcionasse significativamente mais rápido que o outro, eles discordavam.

A interpretação de Huygens foi que uma vibração foi transmitida através da barra em que ambos os relógios foram pendurados. No entanto, o movimento do feixe era tão pequeno que não era visível.

Este efeito também foi observado em observatórios em seus relógios de pêndulo de alta precisão quando eles foram pendurados na mesma parede. Depois de girar o eixo vertical de um relógio em 90 graus, essa sincronização espontânea não ocorreu mais.

descrição geral

Influenciado pelo efeito lock-in

Com uma diferença de frequência entre os osciladores desacoplados abaixo do limite de bloqueio , o efeito de bloqueio significa que ambos oscilam na mesma frequência quando são acoplados. O limite de travamento depende da força do acoplamento. Se a diferença de frequência for maior do que o limite de bloqueio, o acoplamento dos osciladores leva a uma redução na frequência de diferença.

Este efeito ocorre não apenas com as vibrações mecânicas, mas também com todas as outras vibrações. Circuitos oscilantes elétricos e ressonadores a laser também mostram esse fenômeno. Com o giroscópio a laser em particular , a precisão é essencialmente limitada pelo efeito de bloqueio.

A diferença de frequência dos osciladores fracamente acoplados é

onde representa a diferença de frequência sem acoplamento e o limite de travamento.

literatura

  • C. Huygens: The pendulum clock - Horologium Oscillatorium, Ed.: A. Heckscher, A. v. Oettingen, Verlag von Wilhelm Engelmann, Leipzig (1913) p. 24.
  • R. Rodloff: O supergiroscópio óptico existe?, Z. Flugwiss. Exploração espacial 18 , 2-15 Springer-Verlag (1994).