Grundbegriffe und Beispiele von Schwingungen: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Schulphysikwiki
Wechseln zu: Navigation, Suche
(→‎Kennzeichen einer Schwingung)
(→‎Kennzeichen einer Schwingung)
 
(2 dazwischenliegende Versionen des gleichen Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 7: Zeile 7:
 
  Bild:Schwingungen_Belousov-Zhabotinsky_Reaktion_Standbild.jpg|Die Belousov-Zhabotinsky Reaktion ist eine chemische Schwingung. ([https://www.youtube.com/watch?v=8wN2y94N3GI Video])
 
  Bild:Schwingungen_Belousov-Zhabotinsky_Reaktion_Standbild.jpg|Die Belousov-Zhabotinsky Reaktion ist eine chemische Schwingung. ([https://www.youtube.com/watch?v=8wN2y94N3GI Video])
 
  Bild:Kehlkopf.jpg|Wie sprechen und singen wir? ([https://www.youtube.com/watch?v=BipS88vaFfI Video beim Singen] ; [https://www.youtube.com/watch?v=mJedwz_r2Pc Stroboskopvideo])
 
  Bild:Kehlkopf.jpg|Wie sprechen und singen wir? ([https://www.youtube.com/watch?v=BipS88vaFfI Video beim Singen] ; [https://www.youtube.com/watch?v=mJedwz_r2Pc Stroboskopvideo])
−
  Bild:Schwingungen_Räderuhr_mit_Pendel.jpg|Wie funktioniert diese Räderuhr? (Video: [https://www.youtube.com/watch?v=Dr5XYle5PMc How Tower Clocks Work]; Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Uhrwerk Uhrwerk])
+
  Bild:Schwingungen_Räderuhr_mit_Pendel.jpg|Bei dieser Räderuhr gibt ein Pendel den Takt an. (Video: [https://www.youtube.com/watch?v=Dr5XYle5PMc How Tower Clocks Work]; Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Uhrwerk Uhrwerk])
 +
Bild:Dscf3843 Quarzuhr.jpg|Im Inneren dieser Quarzuhr schwingt kein Pendel, sondern ein Kristall.<br>[https://www.youtube.com/watch?v=_2By2ane2I4 Video]
 
  Bild:Schaukel.jpg|Eine Kinderschaukel.
 
  Bild:Schaukel.jpg|Eine Kinderschaukel.
 
  Bild:Schwingmännchen.jpg|Die Schwingprinzessin.
 
  Bild:Schwingmännchen.jpg|Die Schwingprinzessin.
 
  Bild:Horizontales Federpendel schwingender Wagen.jpg|Dieser Wagen schwingt hin und her.
 
  Bild:Horizontales Federpendel schwingender Wagen.jpg|Dieser Wagen schwingt hin und her.
−
Bild:Dscf3843 Quarzuhr.jpg|Im Inneren dieser Quarzuhr schwingt ein Kristall.
 
  
 
</gallery>
 
</gallery>
Zeile 62: Zeile 62:
 
|}
 
|}
  
−
Periodische Vorgänge wie die Blätterfarbe eines Baumes im Jahresverlauf oder die Anzahl der Personen eines Fußballstadions (alle 14 Tage:) würde man eher nicht als Schwingung auffassen.
+
Periodische Vorgänge wie die Blätterfarbe eines Baumes im Jahresverlauf oder die Anzahl der Personen eines Fußballstadions (alle 14 Tage :) würde man eher nicht als Schwingung auffassen.
 
<br>Eine Kreisbewegung ist auch periodisch, ist aber keine Schwingung, denn die Energieform bleibt immer die Bewegungsenergie.<ref>Der Wikipedia-Artikel "[https://de.wikipedia.org/wiki/Schwingung Schwingung]" bezieht sich bei der Definition auf die periodischen Wechsel einer Größe, was aber für die Beispiele der Blätterfarbe, des Fußballstadions und der Kreisbewegung nicht gut passt.</ref>
 
<br>Eine Kreisbewegung ist auch periodisch, ist aber keine Schwingung, denn die Energieform bleibt immer die Bewegungsenergie.<ref>Der Wikipedia-Artikel "[https://de.wikipedia.org/wiki/Schwingung Schwingung]" bezieht sich bei der Definition auf die periodischen Wechsel einer Größe, was aber für die Beispiele der Blätterfarbe, des Fußballstadions und der Kreisbewegung nicht gut passt.</ref>
  
Zeile 98: Zeile 98:
 
**Video: [https://www.youtube.com/watch?v=Dr5XYle5PMc How Tower Clocks Work] (youtube: "Trevor Murphy")
 
**Video: [https://www.youtube.com/watch?v=Dr5XYle5PMc How Tower Clocks Work] (youtube: "Trevor Murphy")
 
**Video: [https://www.youtube.com/watch?v=S4vJu-aKwb4 Wie eine "Ankerhemmung" funktioniert] (youtube: "Phalos Southpaw's Bastelstube")
 
**Video: [https://www.youtube.com/watch?v=S4vJu-aKwb4 Wie eine "Ankerhemmung" funktioniert] (youtube: "Phalos Southpaw's Bastelstube")
 +
*Video: [https://www.youtube.com/watch?v=_2By2ane2I4 So funktioniert eine Quarzuhr - ihr Herz schlägt 32.768 Mal pro Sekunde] (youtube: Steve Mould)
 
*[http://www.orgel-info.de Forschung und Erläuterungen der Orgel von Reiner Janke]
 
*[http://www.orgel-info.de Forschung und Erläuterungen der Orgel von Reiner Janke]
 
**[http://www.orgel-info.de/emden.htm Strömungsforschung an klingenden Pfeifen]
 
**[http://www.orgel-info.de/emden.htm Strömungsforschung an klingenden Pfeifen]

Aktuelle Version vom 21. Juli 2025, 21:43 Uhr

(Kursstufe > Mechanische Schwingungen)


Beispiele

  • Die Belousov-Zhabotinsky Reaktion ist eine chemische Schwingung. (Video)

  • Wie sprechen und singen wir? (Video beim Singen ; Stroboskopvideo)

  • Bei dieser Räderuhr gibt ein Pendel den Takt an. (Video: How Tower Clocks Work; Wikipedia: Uhrwerk)

  • Im Inneren dieser Quarzuhr schwingt kein Pendel, sondern ein Kristall.
    Video

  • Eine Kinderschaukel.

  • Die Schwingprinzessin.

  • Dieser Wagen schwingt hin und her.


Beispiel 1. Energieform [math]\leftrightarrow[/math] weitere Energieformen
Fadenpendel

(Uhrenpendel)

kinetische Energie

potentielle Energie (Lage-Energie)
vertikale Federschwingung

(Schwingprinzessin)

kinetische Energie

potentielle Energie (Lage-Energie)

& Spannenergie

horizontale Federschwingung

(Wagen an Feder)

kinetische Energie Spannenergie
elektro-magnetische Schwingung

(blinkendes Lämpchen)

Strom ?  ?
Schwingquarz kinetische Energie  ?
chemische Schwingung

(Belousov-Zhabotinsky-Reaktion)

 ?  ?

Kennzeichen einer Schwingung

Eine Schwingung erkennt man an einem periodischen Wechsel der Energieformen.

Sind nur die mechanischen Energieformen der Bewegung, der Lage[1] und der elastischen Verformung beteiligt, so nennt man die Schwingung mechanisch.

Periodische Vorgänge wie die Blätterfarbe eines Baumes im Jahresverlauf oder die Anzahl der Personen eines Fußballstadions (alle 14 Tage :) würde man eher nicht als Schwingung auffassen.
Eine Kreisbewegung ist auch periodisch, ist aber keine Schwingung, denn die Energieform bleibt immer die Bewegungsenergie.[2]

Eine genauere Einteilung der verschiedenen Schwingungsarten ist über die Art der Energiezufuhr und Energieabgabe möglich.

Begriffe einer mechanischen Schwingung

  • In der Ruhelage wirkt auf den schwingenden Gegenstand keine Kraft.
  • Außerhalb der Ruhelage wirkt eine Rückstellkraft [math]F[/math], die immer in Richtung der Ruhelage gerichtet ist.
  • Mit Hilfe eines Koordinatensystems kann man den Ort des Gegenstandes angeben. Es ist praktisch, der Ruhelage den Koordinatenursprung zuzuordnen.
  • Damit entspricht der Ort gerade der Auslenkung oder Elongation [math]y[/math]. Für die Ruhelage gilt: [math]y=0\,\rm{m}[/math]
  • Die maximale Elongation heißt Amplitude [math]\hat y[/math]. Die zwei Orte, an dem sich der Körper dann befindet, heißen Umkehrpunkte.
  • Der Vorgang wiederholt sich periodisch.
Nach einer gewissen Zeit, der Periodendauer (oder kurz Periode) [math]T[/math] hat der Gegenstand wieder den gleichen Impuls (Menge und Richtung!) am gleichen Ort.
Den Ablauf während einer Periodendauer bezeichnet man auch als eine Schwingung.
  • Die Anzahl der Schwingungen pro Zeit heißt Frequenz [math]f[/math]. Es gilt [math]f=\frac{1}{T}[/math]

Ein Wagen schwingt horizontal.

Fußnoten

  1. ↑ Da auch die Spannenergie z.B. einer Feder nur von der Lage des betrachteten Gegenstandes abhängt, werden die Lageenergie im Gravitationsfeld und die Spannenergie manchmal auch zu einer Gesamt-Lageenergie zusammengefasst.
  2. ↑ Der Wikipedia-Artikel "Schwingung" bezieht sich bei der Definition auf die periodischen Wechsel einer Größe, was aber für die Beispiele der Blätterfarbe, des Fußballstadions und der Kreisbewegung nicht gut passt.

Links

Von „http://schulphysikwiki.de/index.php?title=Grundbegriffe_und_Beispiele_von_Schwingungen&oldid=17961“