جواب پرسش صفحه ۹۰ فیزیک (2) - تجربی

این پرسش گفت‌وگوی گروهی است و جواب یک عدد ندارد. در گروه خود به این نکته‌ها فکر کنید و نتیجه را به کلاس بگویید.

راهنمایی برای گفت‌وگو:

۱. در شکل، آهنربای کوچک به یکی از پره‌های چرخ جلو متصل است، پس با چرخیدن چرخ، آهنربا هم دور محور چرخ می‌چرخد.

۲. پیچه به دوشاخ جلو متصل است و ثابت می‌ماند. هر بار که آهنربا از جلوی پیچه می‌گذرد، میدان مغناطیسی که از پیچه عبور می‌کند تغییر می‌کند.

۳. طبق قانون فارادی، وقتی شار مغناطیسی عبوری از پیچه تغییر می‌کند، در آن نیروی محرکهٔ القایی به وجود می‌آید:

\[\mathcal{E}_{av} = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\]

پس در هر بار عبور آهنربا از کنار پیچه، یک پالس (تپ) ولتاژ در دو سر پیچه ایجاد می‌شود.

۴. هرچه چرخ تندتر بچرخد، آهنربا در زمان کوتاه‌تری از کنار پیچه می‌گذرد، یعنی \(\Delta\Phi/\Delta t\) بزرگ‌تر می‌شود و نیروی محرکهٔ القایی بیشتری پدید می‌آید. از طرفی، در یک دور کامل چرخ، تعداد پالس‌ها ثابت است.

۵. نمایشگر تندی‌سنج با شمردن تعداد پالس‌ها در هر ثانیه، تعداد دور چرخ را در ثانیه به دست می‌آورد. چون محیط چرخ معلوم است، با ضرب کردن این عدد در محیط چرخ، تندی دوچرخه محاسبه و روی نمایشگر نشان داده می‌شود.

نتیجه: تندی‌سنج بر پایهٔ القای الکترومغناطیسی کار می‌کند. حرکت آهنربا باعث تغییر شار مغناطیسی در پیچه می‌شود، در پیچه نیروی محرکهٔ القایی پدید می‌آید و نمایشگر از روی تعداد این پالس‌ها سرعت را حساب می‌کند.