IMUllER GYÖilll
KÖNYVKÖTÉSZET E 1 BUDAPEST
a Magyar Tudományos Akadémia Könyvtár és Információs Központ
1826
I I
ERTEKEZESEK
A MATHEMATIKAI TUDOMÁNYOK KÖRÉBŐL.
A III. O S ZT Á LY R E N DELETÉBŐL
SZERKESZTI
SZABÓ JÓZSEF
OSZTÁLYTI TKÁR.
XIV. KÖTET. 5. SZÁM.
EGYUTTESEN
LENGŐ . ELEMI MÁGNESEK KÖLCSÖNÖS VONZÁSA! ÉS TASZÍTÁSA!.
FRÖHLICH IZIDOR
L. TAGTÓL.
Ára 40 kr.
BUDAPEST.
KIADJA A MAGYAR TUDOMÁNYOS AKADÉMIA.
1891.
„„ „„ . • „„„.„„„„.„„„„„„„.„„.„„„„„„.„.„„„„„„„.„.„„.„„„„.„„„„„„„.„„„„„„.„„„„„„„„ .. „„„„„„„„„„„„„„.„„„„„„„.„„„„„„„.„„„„„„„.„„„„„„„„.„„„„„„„ .• „„„„„„„„„„„„„„.'
ÉRT E l{ EZ I t S E l (
a ma thema t ika i tudományok
.E kötet . - Második kötet.- Har=adik kötet. - Negyedik kötet. Ötödik kötet.
Hatodik kötet.
I.Konkoly Miklós. Hulló csillagok . a magyar korona területén I. rész. 1 71-1873. Ára 20 kr. - II.Konkoly Miklos. Hulló csil· tagok megfigyelése a magyar korona területén. II. rész. 1 74--1 76.
Ara
20 kr. - III. Az 1874. V. (Borelly·féle) Üstökös definifü pályaszámitása. I\özlikdr. Gruber Lajos ésKurlünder Ignacz kir. observatorok. 10 kr. - IV.Schenzl Guido. LehRjlás meghatározások Budapesten és Magyarország ilélkeleti részé. ben. 20 kr. - V.Gruber Lajos. A november·havi hullóc illagokról 20 kr. - VI. Konkoly Miklós. Hulló csillag<>k megfigyelése a magyar korona területén 1877-ik évben. III. Rész . .Ára 20 kr. - VII. Ko11koly MiklOs. A napfoltok és a napfelületének kinézése 1 77-ben. Ára 20 kr.- VIII. Konkoly . Mercur átvonulás a nap . l\!egfigyeltetett az ó-gyallai csillngdán 187 . május 6-án 10 kr.Hetedik kötet.
I.Konkoly Miklos. Mars felületének az ó-gyallai e illag- dáu az 1877-iki oppositió után. Egy táblával. 11> kr. - Konkoly Miklus. Álló csillagok szinképének mappirozása. 10 kr. - III.Konkoly Mikltis. Hullócsil- lagok megfigyelése a magyar korona területén 1878-ban IV. rész.
Ara
10 kr. - IV.Konkoly Miklós. A nap felületének megfigyelése 1 7 ·ban ó-gyallai csillagdán. 10 kr. - VI. Hitnyady . A Möbius-féle kritériumokról a kúp- szeletek elméletében 10 kr. - VI. Konkoly Miklos. Spectn>scopicus megfigye- lések az ó-gyallai csillag\'izsgálón 10 kr. - VIII. Dr. ffeinek Laszló. Az instrumentális fényhajlás szernpe és Vénus-áb-onulás photographiai fel\'ételénél 20 kr. - IX. Suppan Vilmos. Kúp- és henge1feliiletek önálló ferde vetítés- ben. (Két táblával.) 10 kr. - X. Dr. Konek Sándor. Emlékbeszéd Weninger Vincze1. t. fölött. 10 kr. - XI. Konkoly Miklós. Hullócsillagok megfigyelése a magyar korona területén 1879-ben. 10 k.r.- X!I. Konkoly Miklós. Hulló· csillagok radiatio pontjai, levezetve a magyar korona területén tett megfigye· 1871-1878. végéig 20 kr. - XIII.Konkoly Miklm. Napfoltok meg·figyelése az ó-gyallai csillagvizsgálónJ879-ben. (Egy tábla rajzzal.) 30 kr. - XIV. Konkoly Miklós. Adatok Jupiter és Mars physikájáboz, 1879. (Három tábla rajzzal.) 30 kr.- XV.RéthyMór.A fény törése és visszaverése homo gén isotrop átlátszó testek határán. Neumann módszerének általánositásával és . (Székf. ért.) JO kr. - XVI.RéthyMór. A sarkított fényrezgés elhajlitó rács által való forgatásának magyarázata, különös tekintettel Fröhlich észleteire. 10 k.r.- XVII. Szily Kálman. A telitett nyomásának törvé-
. 10 kr. - XVIII. Hunyadi . Másodfoku görbék és feliiletek meg·
határozásáról. 20 kr. - XIX. Hitnyady . Tételek azon determinánsokról, melyek elemei adjungált rnndszerek vannak componálva. 20 kr. - X X. Dr. Frölich lzor. Az állan<ló elektromos áramlások elméletéhez. 20 kr·
' '
ERTEKEZESEK
A MATHEMATIKAI TUDOMÁNYOK KÖRÉBŐL.
KIADJA A MAGYAR TUD. AKADÉMIA.
A III. OSZTÁLY RENDELETÉBŐL
SZERKESZTI
SZABÓ JÓZSEF
OSZTÁLYTITKÁR.
EGYÜTTESEN LENGŐ ELEM I MÁGNESEK KÖLCSÖNÖS VONZÁSA! ÉS TASZÍT ÁSAI .
FRÖHLICH IzrnoR
1. tagtól
E az osztályülésen 1891 márczius 16.)
BEVEZE'rÉS.
1 . § . A prob léma erede te. Á l ta lános foga lmazása.
Körü lbe lü l másfé l évve l néha i Dr . Regéczy Nagy lm re á l la torvos in téze t i tanár az izom összehúzódása czé l jábó l néha i D1·. Jenc lráss ik az tud . egye tem i ny . r . tanára és sa já t maga fe lá l l í to t t hypo thes is t közö l t ve lem
(l.a lább) és k ifo lyó lag o ly kérdés t in téze t t hozzám , me ly mágnesek rendszerének va lam in t e lec tromos áramok á tfo ly ta
tekercsek rendszerének együ t tes lengése ire és e lengések á l ta l ne tán módos í to t t trans la tór ius (az egyes mágneseke t vagy tekercseke t önmagukhoz párhuzamosan e l to ln i
vona tkozo t t .
a)
Ugyan is , ha az mozogha tó tekercsek o ly rendszeré t veszszük fe l , me lyek középpon t ja i egy egyenesben fekszenek , geo - me tr ia i tenge lye ik ped ig egyensú ly i he lyze tükben ezen egyenesre akkor a tekercsek m indadd ig maradha tnak egyen- sú lyban , m íg ra j tuk s ta t ionárus áramok áthaladnak; de m ihe ly t ezek egy ike is , bárm i ly okná l fogva egyensú ly i k imoz-
M. T. AK. KRT. A MA'l'm:M. TUD.KÖRÉBŐL 1891.XIV. K,5. sz,
dú l , az egyensú ly a több i tekercsek is mozgásba jönnek s ha fe lfüggesz tésük megenged i , kö lcsönös ha tásuk befo lyása a la t t lengéseke t lé tes í tenek és az induká l t áramok rendszeré t ge i jesz t ik .
b) Hason lóan á l l a do log , ha e tekercseke t o ly á l landó mágne- sekke l he lye t tezzük , me lyek mágnes i nyoma téka inak iránya i az a) a la t t i tekercsek tenge lye ive l megegyeznek , s me lyek s tab i l is egyen- sú ly i he lyze te fe lfüggesz tésük mód ja szer in t a középpon t ja ika t egybekapcso ló egyenesre
R.I t t is egye t len egy mágnesnek egyensú ly i tör tén t k imozdu lása a több ieke t is fog ja mozgásba hozn i s az egész rendszer , ha fe lfüggesz tésének mód ja megenged i , lengésbe
.e ) A tekercsekben ha ladó s ta t ionár ius áramok , i l le tve a per- manens mágnesek , rendszerük em l í te t t egyensú ly i he lyze tében egymásra többek közö t t a középpon t ja ika t egybekapcso ló egye - nes men tén traus la tór ius fe j tenek k i , n :e lyek (m iu tán e he lyze tben a rendszer t a lko tó egyes e lemek [ mágnesek vagy tekercsek] ge ome tr ia i teng elye i egymáshoz párhuzamosak s a középpon t ja ika t egybekapcso ló egyenesre lasz í tók, azaz ezen törekvése az e lemek középpon t ja i t egymás tó l el- távo l í tan i .
d ) Ezeke t bocsá tva , i l le tve fe lvéve , a fen t nevezet t phys io log ia i buvárok kérdése a vo l t :
Megvá l toznak-e a
e.a la t t em l í te t t tram ; la tór ius ha a rendszer e leme i lengésben vannak ezen lengés köve tkez tében? s ha vá l toznak , vonzó-e az ezen vá l tozása? Ha a kérdés m ind- ké t részére vo lna a vá lasz , akkor a neveze t t é le t tan i ku ta- tók néze te szer in t az izmok öszszehuzódása i ly a lapon vo lna ma- gyarázha tó vagy lega lább
.e.
Még á l ta lánosabb i ly rendszer is fe l , ugyan is o lyan , me lynek e leme i sorokban és osz lopokban vannak e lhe lyezve ; így pé ldáú l egy
nrnszámú á l ló rendszer , me lynek az
a.vagy
b.pont szer in t szerkesz te t t egyes osz lopa i t
nszámú e lem , e l lenben ezen osz lopokra egyes sora i t (me lyek e leme inek geo - me tr ia i tenge lye i a középpon t ja ika t egybekapcso ló egyenesen fek - szenek)
rnszámú e lem a lko t ja .
E sorok egyébkén t még köröke t is a lko tha tnak , úgy , hogy
az e lemek egy hengerfe lü le ten lehe tnek e loszo lva , középpon t ja ik
ped ig a hengernek tenge lyekörü l i symme tr ikus genera tr ix vona la i
EGYÜTTESEN LENGŐ MÁGNESEK VONZÁSAI ÉS TASZÍTÁSAI.
3 men tén és egymás tó l távo lságban párhuzamos körök mentén (e vona lak és körök fekszenek , fe lfüggesz tésük vagy a lá támasz tásuk ped ig o lyan legyen , hogy s tab i l is egyensú ly i he lyze tben m inden e lem geome tr ia i tenge lye
a nenger tenge lyére és ér in t i a párhuzamos kör t , me- lyen középpon t ja feksz ik .
I t t a kérdés ana log , m in t a d. alatti ese tben , ugyan is , va j jon a rnndszer egyes e leme i á l ta l egymásra a henger tenge lye mentén k ife j te t t trans la tór ius a rendszer e leme inek lengése i fo ly tán más m in t á l landó egyensú ly a lka lmá- va l és hogy e vá l tozás vonzó -e
?2 . § . A je len ér tekezésben fe lkaro l t fe lada t . Az ez t .i
J .:or lá tozó fe l tevések . Az e lér t eredmények .
1 . Je len do lgoza tban e kérdésse l m in t k izáró lagosan phys ika i prob lemáva l fog la lkozom és i t t egye lé í re ennek csak b.
és d. alatt rész le teze t t , de b izonyos módos í tásokka l megvá l toz ta- tott ese té t karo lom fö l .
Cl.
Fe lveszem ugyan is , hogy a permanens mágnesek mére te i középpon t ja iknak egymás tó l va ló távo lsága ihoz képes t k ics inyek , azaz , hogy e lem i mágneseknek (vagy mágnese lemeknek) lehe t tek in ten i .
E fe lvé té l azér t szükséges , m ive l véges permanens mágnesek egymásra ha tásá t csak akkor ha tározha t juk meg , ha a mágnesség e losz lásá t e tes tekben de ez t nem ismer·
jük és így erre nézve hypo thes ishez ke l lene fo lyamodnunk . E l len- ben e lem i mágneseknek véges távo lságban mágnessé- gekre va ló ha tásn . te l jesen függe t len a mágnességnek az egyes e lem i mágnesekben va ló e losz lásá tó l , es csak ezeknek mágnes i nyoma téka i tó l és ezek iránya i tó l függ .
b. Fe lveszem továbbá , hogy az e lem i mágnesek , me lyek kö - zéppon t ja i egy egyenesben fekszenek , ha több e lem van je len , o lyformán legyenek fe l függesz tve , hogy á l landó egyensu ly i he lyze t i ikben párhuzamosak legyenek és így ekkor va lamenny ien a középpon t ja ika t egybekapcso ló egyenesse l egy és ugyanaz t a
60szöge t képezzenek.
E fe lvé te l t kedveér t és azon okná l fogva is ho- zom be , m ive l akkor a rendszernek m ind az az e lrendezése , me ly- né l s tab i l is egyensú ly a lka lmáva l az e lemek tenge lye i a közép-
1
*
pon toka t egybekapcso ló egyenesre
(J=t n ) , m ind
ped ig az az e lrendezés , me lyné l á l landó egyensú ly a lka lmáva l e tenge lyek a neveze t t egyenesbe esnek
(a0=0) ezen á l ta lánosabb e lrendezésnek csak specá l is ese te i .
e . Fe lveszem továbbá , hogy az e lem i mágnesek lengése inek amp l i túdó i igen k ics inyek . Ez t a suppos i t ió t azon ana ly t ika i comp l icá t iók e lkerü lése czé l jábó l teszszük , me lyekke l a véges nagyságú amp l i tudókka l i ly lengések ma thema t ika i tár- gya lása jár .·
d . Fe lveszem vég re , hogy az egyes e lemek mozgásá- nak per iodusa i igen k ics inyek a közönséges ké - pes t és hogy e szer in t az egyes lengések igen sok per iodusa mú- l ik e l a közben , a m i a la t t középpon t ja ik távo lsága (a trans la tór ius
vá l tozá l : la fo ly tán ) vá l tozás t szenved .
Ez t a fe l tevés t a körü lmény köve te l i : Ha a trans- la tór ius a lengések fo ly tán vá l toznék (a m i á l ta lánosságban tény leg beköve tkez ik ) , akkor ez m inden p i l lana tban a rendszer e leme i m indenkor i he lyze tének függvénye , azaz az vá l tozó menyny iség és így az e vá l tozó részének is vá l tozha t ik az
.Ha mos t e lengések per iodusa i o ly nagyok vo lnának, hogy egy i ly per iodus tar tama a la t t az e lemek középpon t ja inak he lyze te vá l toznék , akkor a középpon tok he lyze té- nek ezen vá l tozha tásá t a lengések egyen le te inek fe lá l l í tásáná l ok - ve te t lenü l tek in te tbe ke l lene venn i . De ez á l ta l a ma thema t ika i tárgya lás t anyny ira comp l icá l juk , hogy a ana ly t ika i nehézségek a v izsgá la to t ma jdnem lehe te t lenné tesz ik . E l lenben , ha a lengések per iodusa i igen k ics inyek , akkor véges (de nagy) számú i ly per iodus lefo lyása közben az e lemek középpon t ja inak he lye i t vá l toza t lanoknak lehe t tek in ten i és a lengések egyen le te i t ezen az a lapon fe lá l l í tan i .
2 . M iu tán a phys ikusra nézve a spec iá l is , az
ese tek rész le tes megv izsgá lása rendszer in t már csak azon okná l
fogva nagyon é rdekes , m ive l számos v iszony és kapcso la t sokszor
á t lá tszóbban és domborod ik k i , m in t az á l ta lános
ese t v izsgá la táná l és m ive l az a leg több ese tben az .
u tóbb inak igen jó képez ik : azér t je len do lgoza tom-
ban a ké t és a három e lem i á l ló rendszer lengése inek
és trans la tór ius rész le tes tá1gya lása a
EGYÜTTESENLENGŐ MÁGNESEK VONZÁSAI ÉS TASZÍTÁSA!.
5.
ges számú á l ló rendszer ide tar tozó v iszonya inak á l ta lá- nos tárgya lásá t .
Az ér tekezésben nyer t eredmények közü l e he lyen fe lem l í t- he t jük azoka t , me lyek az 1 . § . d. pontjában fe lve te t t kérdésre megad ják a fe le le te t .
a .
Kugyan is , hogy a 2 . § . 1 . a ,
b,e ,
d,pon t ja iban megha tározo t t bárhány , n számú á l ló rendszerre nézve az egyes e lemek lengése i n számú harmon ikus ( inga-
lengések á l lanak , hogy a rendszer középpon t·
já tó l távo lságban (e középpon thoz symme tr ikusan e lemek lengése i nem ugyan , hanem symme tr ikus hogy az n
2számú lengés i amp l i túdók közü l csak n függe t len egymás tó l ; végre , hogy a rendszer m inden o ly ké t e lemére nézve , me ly a rendszer középpon t já tó l távo lság- ban van , az ezen e lemekre a középpon t ja ika t egybekapcso ló egyenes men tén trans la tór ius középér téke i ér tékre
nézve de nézve e l len te t tek .
b . Ennek ér te lmében a lengések n számú függe t len amp l i- túdóit m indenkor úgy vá lasz tha t juk , hogy azok azon számú (pára t lan n-ekné l n 2 1 számú) feltételeket kielégítsék, melyek fenná l lanak , m ikor a neveze t t trans la tór ius a
része i a rendszer középpon t ja fe lé tar tók , azaz vonzók; ha e szerint az á l landó egyensú ly a lka lmáva l trans la tór ius
compensá lva vannak , akkor ezen ese tben a lengések az egész rendszer összehúzódásá t fog ják lé tes í ten i .
e. De hogy e függe t len amp l i túdóka t más- kén t , még ped ig úgy is vá lasz tha t juk , hogy ezek azon ; számú {pára t lan n-ekné l n 2 1 számú) feltételeket kielégítsék, melyek fenná l lanak , m ikor a neveze t t trans la tór ius a lengések- része i a rendszer középpon t já tó l e l vannak fordu lva , azaz tasz í tók; ha itt is a s tab i l is egyensú ly i he lyze tben
trans la tór ius compensá lvák , akkor ezen ese tben a lengések
az egész rendszer k i tágu lásá t fog ják eredményezn i .
I . Ké t e lem i álló rendszer lengése i és t rans la tó r ius
.3 . § .Jelö lések . Az a forga tó nyoma tékok és az r men t i tra ns la tór ins á l ta lános
.Legyen a
m
·
1az , d 'k e } em1
1 .magnes
,magnes1
, .nyoma te
,a k .
m'l
a maso
1s
1az } mágnes i nyoma téknak pos i t ív iránya men tén szá-
s2a másod ik m í to t t hoszszak .
r
a ké t mágnes középpon t ja inak egymás tó l va ló távo lsága .
{}1
az
m1 } 't' · , , 'tí · '' l t
1 b 't
„{} pas i iv iranya es az
rpos1 v iranya a a ezar szag .
'l
az
m 'l<p
a -81 és a -82 szögek s ík ja i á l ta l bezár t szög .
U a ké t á l ló rendszer (mágnes i
.R az egy ik á l ta l a más ikra k ife j te t t
rmen t i
.F
1l , ,
Ja másod ik mágnes az l
v
f a fo rga to nyoma tek , me lye t
1 1„ , /d 'kr f '
P 2 „ , • •. „ {}
I . : so a maso i „a kozeppon tJa koru l a { f S lkJaban feJ t
ki.K
1az l , t h t l , . t , k K , d 'k f magnes e e te enseg t nyoma e a .
11
a maso
lK
18
1az l mágnes szerkeze te (sodronya i}
K
28
2a másod ik f csavarodásának együ t tha tó ja .
{}1
+
e1az } mágnes szerkeze tének tors ió -
·{}2
+
e2a másod ik szöge i ;
e1és
e2az függe t lenek .
{}{}10
a
flér téke á l landó egyensú ly a lka lmáva l .
'lO
a · cr'l!-ne
a
1az } mágnes szögk i térése a s tab i l is egy imsú ly i he lyze-
a2
a másod ik e szer in t
{)1=
-810 + at} , k ' .
„k
_0 _ {} ;
a
1es
o.2icsmy szoge .
-crc2- 2o+a2L - m1m2 _!_
t -
rs K i
röv id í tések .
E je lö lésekke l :
EGYÜTTESEN LENGŐ MÁGNESEK VONZÁSAI ÉS 'l'ASZÍTÁSAI. 7
. . (2)
(3)
r
1. ábra. 2. ábra.
4 .
§.A ké t mágnes egy s íkban f eksz ik. A mozgás és az egyensú ly egyenl e te i , ha a ké t mágnes és ha
.Ha a ké t mágnes egy s íkban feksz ik, a kko r sc>=Ü . Ezen esetben a
§.(1) és (2 ) egyen le tei :
(4)
(5)
A tovább iakra nézve a
('81+ {}
2)és
('81 -s inu-
sai t fe j t jük k i az (a
1+
a!'l)és (a
1 -k icsiny menyny iségek nö -
ha tványa i szer in t :
-cos (81± 192) =cos (810±
8
20+ a1 ±a2) =cos(810±
820) [1-t(a1+
a2)2+ ... ] - -sin(810 ± 1920)[(a1 ± a2) -2 3 (cx1 ± a2)8+ ...] sin (81+8
2)=sin (810±8
20+a
1+
a'!l)=sin(8
10±8
20)[1-t(a1±a2)2+ ...J+(6)
+cos(810±
8
20)[(o.1 ± a2) -2 3 (a1 ± a2)3± · · · J ho l m inden egyen le tben egyszerre csak va lamenyny i vagy egyszerre va lamenny i a lsó
.Röv idség kedvéér t legyen .
COS (810 + 820) = C1;COS (810 -
8
20)=C2;s in
(810+ 8 '10)
=s
1l
s in (8
10 -· 8
20)=S2f (7 )
Az (5) egyen le tek az e lemek középpon t ja ik körü l i lengé se i- nek egyen le te i ; k ics iny lengésekre nézve a (6) k ife j tések csak az
tagok ig bezáró lag a lka lmazandók ; e szer in t az a 3 . § . L
1és L
2röv id í tése i tek in te tbe vé te léve l :
= - L1
( i s
1+ts'!.!}- l91(81o+e1)-[L1(fc1L
a . E ké t egyen le t azonban te temesen egyszerüsböd ik azon körü lmény tek in te tbe vé te le fo ly tán , hogy a
1=0 ,
r12 =0 ér té- keknek a s tab i l is egyensú ly i helyze t fe le l meg , me lyrn nézve az egyes szöggyorsu lásoknak zérusoknak kel l lenn iök .
E szer in t :
L1
(f
s1 + + 81(1910 + e1) =0}
L1 (f
S1 - ts2)+
82(1920+
e2) =0
a s tab i l is egyensú ly fe l té te l i egyen le te i . Írva röv idség kedvéér t az á l landóka t : L1 (f
C1+
t C2)+
81= au1 .
L
2(f c
1+ t c
2)+ 8
2=f '
a mozgás (8) egyen le te i irha tók _ :
aí'
+
a11 ai+
a12 a'l.=0 }
a2
+
a21ai+
w,i=0
(9)
(11) (8)
EGYÜT'fESENLENGŐ MÁGNESEK VONZÁSA! ÉS TASZÍTÁSA!.
9 me lyek az á l landó együ t tha tó jú l ineár d ifferen t iá l-
egyen le tek s imu l tán rendszerét képez ik .
b. Legyen kedvéér t a ké t mágnes fe lfüggesz tés i vagy a lá támasz tás i mód ja m inden tek in te tben akkor :
K Kf3
1=&2=f3;L
1=L
2=L ;
m1=rn!l=m(12)Ekkor a (9)- ( 11) egyen le tek :
: L
(3s1+
S2)+ e
(810+
e1) - 0}L - s2)
+
f3(1920+
e'l)- 0a11
=tL ( 3c
1 f3 =a22
Ja
12= tL (3c
1 -c
2)= a
21f
"+ + 0
r1
1 a11
ai a"l.= \
a2
+
a12 a1+
aua2=0 f
5 . § . A lengések expl i c i t k i fe jezése i.
(13)
(14 ) ( 15) a . A (15) rendszer egyen le te i t öszszegezve , i l le tve egymás- bó l levonva, n yer jük :
(a1
(a
11+ ci
12)(a1+
r1.2)=0} . ( l6)
(a1 - a2)"
+
(a11 - a1g)(a1 - . =0 '
azaz , az a
1+ a
2és az a
1 -o.2az harmon ikus mozgás .egyen le tének fe le lnek meg.
Je le l jék a (14 ) szer in t :
a11
+
arn=3Lc1 + e
=J .i }
au - a12
= LÚ ' l +
f3= . '
akkor a (16) te l jes mego ldása i :
r1.1
+ a
2=2A
11cos ().
1t + o
1)1a1 -
a
2=2A
12cos
().'!t+
og)f
ho l Aw ó\ és A
12,3
2az in tegrá t iók á l landó i .
( 17 )
(18)
A J.i és J.i pos i t iv ér tékeke t je len the tnek csak , ha a
1,a
2a mágneseknek a s tab i l is egyensú ly i va ló szög-e longá- t ió i t je len t ik ; ezenk ivü l a
f3pos i t iv lévén , ér téké t m ind ig úgy vá lasz tha t juk , hogy a J.
2-ek e fe l té te l t k ie lég í tsék . [ V . ö . a (17)-e t ] . Negativ J.i és
.az t je lzené , hogy a (16 ) mego ldása iTeá l is
exponensekke l b író k ife jezések és így a
1és
a2az m ind ig
növekednének , azaz , hogy az egyensú ly lab i l is vo lna , a m i fe l te-
vésünkke l e l lenkez ik .
A (18 ) szer in t :
a1 =
A
11cos ().
1t
+o
1) +A
1"lcos
(A2t
+apj }
o.2
= A
11cos
(J.1t + o
1) -A
12cos
(J.01t + o
2). (18a )
Az egyes harmon ikus mozgások per iodusa i :
(19)
6 . §. A trans la tór ius középér téke . Spec iá l is ese tek . a . Az r menti trans la tór ius erö (me ly m indké t mágnesre nézve egyen !ö , de e l len te t t e lö jeH í .) a (3)-bó l :
l
'J'--Dr
-a u - - - 7 3m
2f\23COS(i.af1+ if0
.a+
21 COS(i.a f1 - u.a \2)1 • (20}K ife j tve a { } je lekben k ife jezés t a
(6)séma a lap ján az az
(a1+
a2)és az
(a1 - a0ha tványa i szer in t és é lve a (7) röv i - d í tésekke l , a rendezés u tán :
R-
--73m
,(2C1213 +2CPJ-2S1(a11 3 +a2)-2S2(a11 -a2)(21}
me ly k i fe jezés az R-nek az
a1,a'l. e longá t iók tó l va ló függésé t
exp l ic i te tün te t i e lö . Ha R nega t iv , akkor a középpon tok vonzá- sá t , ha pos i t ív , tasz í tásá t je len t i .
b. A 2 . §. d. pontjának megfon to lása i ér te lmében ezen középér téké t k iván juk ismern i .
Egy per iodusra vona tkozó lag a (18 ) k ife jezések vagy négy- ze te ik középér téke sema t ikusan :
lfT[COS T
0 (27!"T t + a)]'l.nclt =
1. 32
•.4
•.
•(2n.
- 1)2n
•!2
!_l
1JT[ (2 )]2n+1 I
T
0cos ; t + a d t
=0
(22}E szer in t a (21)-nek R-e l akárhány per iodusra
vona tkozó középér téke a (18 ) és (22 ) szer in t :
EGYÜTTESENLENGŐ MÁGNESEK VONZÁSA! ÉS TASZÍTÁSA!.
11 (23}
ho l a negyed-és tagok e lhanyago lvák ; az A
11és A
12az egységhez képes t k ics iny á l landók .
M iu tán cos (7) szer in t C
1=cos(8-
10+8
20),C ; i=cos(8
10- 8
20),továbbá a 8
10és 8
20ér téke ped ig 0 és t7l' közö t t van : c
1nega t iv is lehe t , m íg pos i t iv .
Ezér t a (23 )-nak az A
11és A
12amp l i túc lók tó l függö része úgy ér tékre , m in t e lö je lre nézve nagyon lehe t .
Ha n incs lengés , akkor :
3m2Bo
= -r4 (-f
G1+ t cq), (24}
a s tab i l is egyensú lyban érvényes trans la tór ius erö . Az ese tben , m ikor A
11= A
12=A , a (23 )-bó l:
(25}
e. A tovább iakra nézve spec iál is egyensúly i indu l junk
ki.1 . Legyen 8
10= {}
20= /}
0,m i t a (13 ) ér telm ében az
e1,e
2és a e a lka lmas vá lasz tása á l ta l érhe t i e l ; ekkor a (23 )- bó l :
R = - 7
3m2\
1 32cos"
0(}'
0+
2i - 23 11Ar t cos ...
0(} 0 --2 1iA2 \
21 ("03'a}
2 . Legyen 8
10=
(}'10=0 , azaz a ké t mágnes egyensú ly a lka lmáva l a középpon t ja ika t egybekapcso ló egyenesen van és- mágnes i nyoma tékuk e vona lba es ik . (Ekkor a () a (17 ) és (13 ) szer in t zérusnak is vá lasz tha tó , azaz ez ver t iká l is tühegyeken forogha tó ké t mágnes tü s tab i l is egyens lüy i he lyze te , ha p l . a . fö ld mágnességének ha tása compensá lva van .)
Ezen ese tben (23)-bó l :
ho l R
0a (24 ) ér téke · 8
10=8 '1
0=0 ese tben .
E szer in t a trans la tór im erönek a lengés amp l i tuc ló i tó l
függö része i t t m ind ig tasz í tó .
3.
Ha !J
10= {}
20= f;;- (és ez az
1.§.
b.pon t jában em l í te t t
be lyze t) akkor
f3nem lehe t zérus , m íg az erö : R- --
3m27 ,
,- 1 3A2
+2 11-iA2
2121' -R11
--"ot3A2
-211 2+ iA2
12p'
hol Ro a
(24)er téke a !J
10= '8
20=trr ese tben .
. (23c )
Ezen
3.ese tben az R
0erö tasz i tó; ha az t akar juk , hogy a lengések fo ly tán része a trans la tór ius vonzás legyen , akkor az amp l i túdók a fe l té te lnek tar toznak e lege t tenni :
2 \! .í-
3
A11 -A12 > 0 vagy A
11v
3> A
12 • . (24)E fe l té te lnek az edd ig egészen te tszö legesnek hagyo t t A
11- és A
12amp l i túdók a lka lmas vá lasz tása á l ta l m indenkor meg fe le l - he tünk ; a fe l tevés : A
11= A
12sz in tén k ie lég í t i e fe l té te l t .
E szer in t a beveze tés 1 . §. cl. pontjában fe lve te t t kérdésre azt fe le lhe t jük , hogy
kéte lem i mágnes ese tében a lengés okoz ta vonzás tény leg fe l léphe t s ha az amp l i tudók a
(24)fe l té te l szer in t vá lasz tvák , m ind ig fe l is fog lépn i .
I I . Három e lem i á l ló rendsze r lengése i és t rans la tó r ius
.7.
§. J e lö lések; fe l té te lek .
Aza forga tó nyoma tékok és az r men t i trans la tór ius
.A
3.§-ban megá l lap í to t t je lö lések i t t is a lka lmazandók , a fe lmer i i lö menyny iségek száma i t t egygyel nagyobb , m in t o t t , a hozzá járu lóka t a
3indexxe l jelöljük; ezenk ívü l meg -
hogy az eröfüggvény három á l l s hogy i t t a mágnesek középpon t ja inak távo lsága i r
23,r
31,r12, melyek il:ányai általában kü lönbözök , és hogy végre m indegy ik mágnesre á l ta- lánosságban véve nagyságú és irán yú r menti trans la- tór ius erök
.E szer in t i t t :
l l= m2 ;ia a cos (82+83 )+ t cos (8 -2 - !Ja )+ m
3; i
1(- i cos ( !J8+1J ) + )
+ t cos (8 -3 -81 )} + m
r1i2;n 2 a cos(!J1 + cos ( !J1 - !J2 ) :
j
EGYÜTTESEN LENGŐ MÁGNESEK VONZÁSAI ÉS TASZÍTÁSAI. 13
r
r
;):
0,
3. ábra.
A tovább iakra nézve a mágnesek te l jes k ívü l még a 2 . §.
b.pon t jában te t t azon hozzuk be , hogy a három mágnes középpon t ja egy egyenesen , egymás tól r távo lságban feksz ik és hogy s tab i l is egyensúly a lka lmáva l a mágnesek tenge lye i az r irányáva l {}
0szögeke t képez- nek (3 . ábra) .
Ekkor:
K
1=f{2=I{_.'!
=J(;8
1 = (:)2=8
3 =e ;
rn1=m2 =mfl= m ; r12= r23
=
tr13 = r;L L
1=
i!= L =
J(r3m
2= _, · 1 ·
ho l
a1,a2,ri.3az egyes mágnesek szög- e longá t ió i . A (26 )
1'
'1=-:au
(}:i(}.J- 1
T_T (\ tJ öo+a1+-=1
' )= .c\-z T.Tcl
(2rJ.1t2 ; l
}
''
'ac
!=-;:;---(J{}.'11 · .
\(:j(9'o+ a ' l+e '!
)= _ „.d \-_
(i1
2_ 12-- o_, ; j
F.
íje -
T.'_ 3= -0a:„- Í\f:J(19
0+ a3+ e;i)=1 \
(- z t
2 ;8 . §. Az egyensú ly é8 a mozgás egyen le te i.
. (28)
. (31 )
a.
Képez>e a (31 ) egyen le trendszer t a (:-30)-bó l , meg jegyezve , hogy
a1=0 ,
a2=0, afl=O, as tab i l is egyensú lynak fe le lnek meg , -és hogy ekkor m ind a három mágnes szöggyorsu lása zérus ,
nyer jük az egyensú ly egyen le te i t :
tL(1 2{}-0
+
f3(80+
e1)= 0 )
í L
(1+
1)s in
2H0+e
(80+
e2)=
0t L (1 +-§-)s in
2{}-0+e ( (}
0+
23)= 0
még közye te t lenü l fo ly ik :
€1
=
E3l
16 ({}-
0+
21)= 9
(80+
22)f ·
- (32)
. (32a) b.
Képezve mos t a (31 ) egyenle teke t (30)-bó l
a1, r;.2,a
3ér tékek me l le t t , továbbá a (16 ) séma szer in t k ife j tve (30)
argumentumai s inusa i t az
a1,a2,a
3ha tványa i ig bezáró lag ,
végre ped ig a röv id í téseke t veze tve be :
EGYÜTTESENLENGŐ l\IÁGNESEK YONZÁSAI ÉS TASZÍTÁSA!. 1
f L(+ 1+3 cos 2 /J
0)+ (-) = aul
2L(-
1+3 cos
280)=a
12L ( -
1+
3cos
280)=anf
T L ( + 1 + 3 cos 2 H
0)+ (-)
=15
(33 )
nyer jük a rendszerét a mozgásegyen le teknek :
+ a
11 a1+a
H(J.q_+ a
13a3= 0 l
a2
+
aH.a
1+
a;i2 a2+
a12 r1.3=0 . (34 )
a13a1
+
al'l u.'1.+
cilla3=0 9 .
'il·A rends::::er együ t tes le11gése inek
.Ezen (34) rendszer á l landó együ t tha tó jú l ineár s imul tán d ifferen tiá l á l lván , meg fej t ése az i l y egyenle tek el- mé le tének e lemei szer in t közve te t lenü l tör ténhe t ik .
Ha
a1
=A
1cos
().t+
J),a\!=A2cos
(J.t+ o),
a3=A:-icos
(U+
J';l)(35 )
a par t iku láris mego ldások egy rendszere , ho l A
1,A:;i, A
3,a az
in tegrá t ió ál l andó i , akkor ezeke t a (34 )-be he lye t tezve , az A
1,A
2,A
3,J.a rendszer t tar toznak k ie lég í ten i
(aa,\11! -
r1
J.2)A1+
a1'1A
2+
aL:'lA3=0l
1
+ (a
22 - ).2)A
2+
a,'l.A
3=0
1 .
a13A1
+
aHA
2+
(a11 - ),2)A : i =
0 (36)a . E szer in t az A
1,Ai, A : i együ t tha tó ibó l képeze t t de ter- m ináns ; azaz :
\a11-J.2 at'1. arn
D
= / Cl12 a'!!:'2 - ;,2 at2a13 a12 a11 -
;.2
=Ü, .(37 ) me ly az ) ,
2megha tározására szolgá ló egyen le t .
észreveszszük , hogy a D irha tó * :
Cl11 - ;.2
+
CLrn 2a12D
= arn a22 - ;.2 Cl13 Cl12E szer in t a (37) egyen le t szé tbom l ik a :
*
V.ö.a 27. lap utolsó kikeznését, a 28. és a 30. lapokat.(a11
+
a13 -J.2)(a ; i
2 - J.2) -2a i ; _ 0}
a11 - avi - ;. -
0 me lyek gyöke i rendre :
. (37a}
b. A. (36) egyen le t-rendszerhez ér te lmében az A
1,A
2,A : i á l landók közü l k i a harmad ik á l ta l , me ly u tóbb i
.
Ha röv idség kedvéér t a (36 )-bó l :
A3 -B A -
1 3,aJJ - },
2. + a'12 BJ. .+ av i B
3= 0)
ai2
+ (a:i2 -
;.2)B2 +
a12B3 = 0
a13
+
aBB2+
(a11 -J.
2)B
3= 0
. (39)
. (40}
Ez az egyen le trendszer érvényes a neveze t t A
1,A
2,A
3,á l landók- , i l le tve B
2,B
3v iszonya ik azon három rendszerére nézve , me lyek a ;.i,
. .gyökérték ekhez ta1 - toznak ; e v iszonyo- ka t mos t megha tározzuk .
e. Legyenek Aw Aw A
31i l le tve B
2i , B
31,a J . I -höz - , A
12,A
22,A
32,i l le tve B
22,B
32a ; . ; -hoz tar tozó ér t ékrendszerek ; a . és .1.: a (37a ) egyen le tnek fe le l meg :
vagy :
(a11+ a
13 -J.
2)(a
22 -J.
2)= 2aI2 , l
arn
=
y(a1+
a13 -;.2) (a22 -J.2) .
• (41)E gyökö t je le lve s ezen öszszefüggésse l az;
a1'!!-t
a (40)-bö l e l im iná lva , ez a rendszer J . i - ra nézve :
EGYÜTTESEN LENGŐ MÁGNESEK VONZÁSAI ÉS TASZÍTÁSA.!.
17
2
1 „r r - . -
au -
J .1+ t f 2
y (•••J(•.) B21 +a 13B31=0
-v· l t f ( . · . ) ( . . ) +
-.
B 21+ V (. · . ) ( . . ) B
31= O (4012)
1
„r 2a13 + tf2
Y (. ·.)(.•) B 21+
(a11- J.1)B 31= 0
ho l a (41 )-nek f ( . . . )( .. ) gyökében J.
1}. h elyébe .
E
B - -
21-i f
2 aua+
'!2 -ai3 -).'i! ·1J.i
'B -
:u -+
1Hason lóképen nyer jük a
.tar tozó v iszonyok ér téke i t :
Tek in te t te l a (41 )-re :
A 13
ai2
a11 +
ai3-J ,2
2a12
j - A11i 'ai.'!! (
au+arn-aw
'-
„r(Ya11+a13--aw
12+ 8
ai22 \1;A32
=
A12cl. Ha A
13,Aq
3,A
33,i l le tve B
23,B
33a
.tar tozó ér ték- rendszer , akkor ) .: = a
11 - a13ér téké t
(38)-bó l ( 40)- be he lye t tezve
M. T. A.K. ÉRT. A M.4.THEM. TUD. KÖRRBÖL. . XlV.K.5.SZ. 2
a13 + a12
B23+ ai3 B33
=D . : . )
· a
12+
(a22 - a
11+ a
11i) B23 -+: É 33
=0 . arn
.+
ai2B23 + a13 Bs . ,
=0
'( 40s )
Ézen egyen le tek mego ldása :
B'!.3=0; B33= ·- 1 azaz (39 ) szer in t :
A
13;
Ezek szer in t a (34 ) rendszer te l jes mego ldása : a1 =A
11cos (J.1t+a1)+A12 cos
.cos
(J.3t+o s)
2a12
A
2arnA
a2=
2 11cos 0 .1 t+o1)
2 12cos (J. '!.t+o2)
a
22-l1 a '!. '!.-J.2 . (43 ) a
3=A
11cos Arn
. . .ho l A
1v A
12,A
13;o 1, 6
2,63az in tegrá t ió függe t len ha t . á l landó ja
, ·2a12 , 2a12' t ' k '
(4q>)' (4CJ>)fl '"b es az - -
2es- -
2er e
eia ...
1es ormu
a1an az
a2'!.-J.1 a2 ' ! . - l2 A11 iletve A12 együ t tha tó i .
10 .
§.Azr men t i R
1;R.
2,R
3trans la tór ius
.Középér tékük .
a . A (27) egyen le teke t a képezve és bennük a (28) behozva , nyer jük '
R 1= -2
3m?;42 \13 cos (81+· 8"1)+ cos 3 cos (83+'171)+ 16 1 cos ( '173 -81)[ \
2 '
R {3cos(81+8
2)+ cos ( / l -
1- 8
2) -3co s (8
2+8a ) -cos(8"1-8a)} (44)
2 1
3 . 1
R.
3= - - i {3 c 'os (8q i+8
3)+ cos (0-qi- 8
3)+ 16 cos (8
3+-81)+ 16 cos (83- 8
1)}Tek in te t te l a (29) ér tékekre , a (44 ) egyen le teknek a (6) séma szer in t végze t t k ife j tése és rendezése az a1,
a2,a3és va lamenyny i magasabb tag j l!L inak e lhagyásáva l
a összefüggéseke t szo lgá l ta t ja :
bS> "il-
. íl
}'.:) _ 3m 111 51 2
+
16J (n3- n1 -)2] 11s -cos , ,
0,u
.(l (01ri1+ )2+
a'i! 16t(a1+ )2J+
a1\
„1R2= - l { - i [ (a
1- a
2)2- ( a
2- a,i)
2]- j cos M i (a
1+a ,J
2- (a ' l+a
3)2J+ . . )
R3= - i {N 28
0- f . . }
(45)
b.
A páratlan hatványú tagoka t azér t hagy tuk el , mer t ezek az középér t éke képzésén é l zérus t adnak (v . ö . a (22 ) k ife jezéseke t) .
továbbá , hogy az
(ai+ n,i)
2,(a
2- r i
3)2 stb. öszszegeket vagy különbségeket a (43)-ból képez- zük ; a négyze tre emelésné l t isz ta quadrá tos , cos2( l
11+r)1), •••és szorza tos , cos U i+o \!) cos
(A3l+ í ls) , . · .
t agok .kele tk eznek . Az a (22 ) szerin t az H középér tékekhez véges ta ggal já ru lnak ; az . u tóbb iak szé tbon tha tók t cos
[(A'l+
l3)t+ a
2+ o
3]+ {-cos [ ( l
2 - ls)t+
- r)!l]tago lu·a , me lyek a (22 ) szerin t sz in tén nem képesek a középér téke t befo lyáso ln i .
Ezek érte lmében a (43)-bó l észreveszszük, hogy az
(ri2-r1.:
3)2középér t éke az az (r1
2+as)
2-épedig az (a
1+ri2)
2-ével s így végre ta lá l juk, hogy az R.
1és az R
3középér t ékei egymással m íg az zérus .
Exp l ic i te k ife jezve e középér tékeke t :·
R
1=--2-3m2r4 111tw+
51i6cosM
0- 2
t[ (1+
a222arn-l1
2)2i_A2!! 11+(1+.-a222a12 1-A2-l2
2 )2 2l'll+!I!
1-A2 rn+ffi2A213J1-3
2
.G1
2a10 )2.1.A'i!+ (1
2a12 )21A!Í 1A2
'i! A2A'll: ) J ' -2co s
u0l( - 2 c.i J1 2 \!!'1 2+2 1s+
16(11+ _ a
fa22-l1 a'i!2- l'i!
R
2_o
Rs=·R1
t<J 0
r:n t<J
f;; z
00:
.,..
i : .
;g z
N t<J,
..., r:n I>
r:n 1>· r:n
b
-
<:.QAz itt
2a
1ei 2és
2a
12ér tékek a
(421)és
(422)-a22 -J .1
.ben az A
11i l le tve Arn együ t tha tó i .
A (46) a [] záró je lekben két öszszeg m ind ig abso lu te pos i t iv , de m ive l a másod ik öszszeg szorzó ja . cos
2,(}0,ez u tóbb inak lényeges .
S tab i l is egyensú ly a lka lmáva l az A
11,A
12,A
13amp l i túdók zérusok és a trans la tór ius :
_ 3
m
2111 51 , _ )R ,o -
- 2 - 4r liii+ 16 cos
2801 -R30
.Rio = 0 = Rio ( 47)
' M indadd ig , m íg 1 + 3 cos
280>0 , azaz m íg cos
280>- t ,
vagy 8
0<54°
44',az R
10és R
30a mágnes középpon t ja . fe lé irány í to t t vonzás t je l ent , ezen tú l tasz i tás t .
1 . Ha , 8
0 ._-tr., ( ho l {}
0a s r ,ög , me lye t a mágnesek s tab i l is egyensú ly a lka lmáva l a középpon t ja ika t öszszekapcso ló egyenesse l képeznek 3 . ábra , 13 . 1.), akkor cos
280fe l té t lenü l pos i t iv és a (46) k ife jezések {} záró je le iben az Aw Arn , A
13,amp l i túdók tó l tagok öszszege m indenkor e l len te t t m in t az R
10,vagy az R
30;m ive l ped ig a 8
0= t ir ha tár ig ezen a (47) ér te l-
mében vonzók , a lengések fenná l lása e vonzás csökkenésé t fog ja maga után vonn i .
2 . Ha ín> akkor cos 2{}
0nega t iv és az amp l i tudók- tó l tagok öszszegének a 8
0- tó l és az A
11,A
12,A
13,függ . Ezen u tóbb iaknak a lka lmas vá lasz tása által te t- szés szer in t e lérhe t jük az t , hogy a trans la tór ius a len- gések fo ly tán vá l tozása vonzás vagy ped ig tasz i tás . 11 . §. Spec iá l is ese tek : a mágnesek tenge lye i a közé ppon t - ja ika t egybekapcso ló egyenesben fekszenek vagy erre
gesek .
a . Legyen a 7 -10 . §§. formu lá iban m indenü t t
{}0
= 0 , azaz a s tab i l is egyensú ly a lka lmáva l a három mágnes mágnes i nyoma téka i a középpon t ja ika t egybekapcso ló egyenes- ben feksz ik .
Ekkor a (33 ) , (38) s a
(421), (422)a rendre :
EGYÜ'l"l'ESENLENGŐ MÁGNESEK VONZÁSA.! ÉS 'l'ASZÍ1'ÁSA.I.
21
au -av i=
3416L+e
112L 26
16L
LA
;.i,
. .ér téke i még akkOT is pos i t ivek , ha e-á t zérusnak
"Yá lasz t juk ; e vá lasz tás (mive l 8
0=0) , a (32 ) egyenle teke t is k ie lé- g í t i , ekkor a három mágnes t ver t iká l is szabadon forogha tóknak tek in the t jük (a fö ld mágnessége compensá lva lévén ) és s tab i lis egyensú ly i he lyze tük a 8
0 ·O -nak fe le l meg] . E fo lyó lag , körü lbe lö l
1-részny i pon tosságga l nyer jük :
2a
12 _1
13--a -
,2- -T6.
22 1•2
Ezek a lap ján a trans la tór ius középér téke a (46 )-bó l ném i röv id í tések után
- _
R1 -
3-2T4 m 4
{17 [(-
5516)2-1636]A
211- [(16\292 -1366]A
212-16A
172131 \ _- -R3(4 8) E szer in t a trans la tór ius a lengés amp l i túdó i tó l
része i itt m ind ig tasz i tók .
b. A mágnesek s tab i l is egyensú ly i he lyze te legyen a közép- pon t ja ika t egybekapcso ló egyenesre ekkor 8
0= trr.
Ekkor ismé t a
(33), (38)és (421) , (422)
I t t ;.t 1ct
.csak akkor pos i t ivek , ha
168 >
Lés 168 > (27 + f25 + 8 . 256)L) ,
me ly u tóbb i fe l te te l az e löbbi t is magában fog la l ja .
A fe l írt ér tékek egy ezredrésznél nagyobb pon tosságga l ad ják :
Ezek szer in t a trans la tór ius középér téke a (46) -bó l ném i röv id í tés u tán
I t t az Ar
2együ t tha tó ja nega t ív .
Ha az t k íván juk , hogy az egyensúly i he lyze tben tasz í tó trans la tór ius a lengések fo ly tán vonzó rész járu l jon , akkor az amp l i túdók fe l té te lnek tar toznak e lege t tenn i :
2 2 m