Grundbegriffe und Beispiele von Schwingungen: Unterschied zwischen den Versionen
Aus Schulphysikwiki
K (→Begriffe) |
(→Beispiele) |
||
| (19 dazwischenliegende Versionen des gleichen Benutzers werden nicht angezeigt) | |||
| Zeile 1: | Zeile 1: | ||
| + | ([[Inhalt_Kursstufe|'''Kursstufe''']] > [[Inhalt_Kursstufe#Mechanische Schwingungen|''' Mechanische Schwingungen''']]) | ||
| + | |||
| + | |||
===Beispiele=== | ===Beispiele=== | ||
| + | <gallery widths=180px heights=180px perrow=4 > | ||
| + | Bild: | ||
| + | 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: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:Schaukel.jpg|Eine Kinderschaukel. | ||
| + | Bild:Schwingmännchen.jpg|Die Schwingprinzessin. | ||
| + | Bild:Horizontales Federpendel schwingender Wagen.jpg|Dieser Wagen schwingt hin und her. | ||
| + | Bild:Dscf3843 Quarzuhr.jpg|Im Inneren dieser Quarzuhr schwingt ein Kristall. | ||
| + | |||
| + | </gallery> | ||
| + | |||
| + | |||
| + | |||
{| | {| | ||
| − | |Beispiel | + | |'''Beispiel''' |
| − | | | + | |'''1. Energieform <math>\leftrightarrow</math>''' |
| − | | | + | |'''weitere Energieformen''' |
|- | |- | ||
|Fadenpendel | |Fadenpendel | ||
| − | | | + | |valign="top"| |
| − | | | + | kinetische Energie |
| + | |potentielle Energie (Lage-Energie) | ||
|- | |- | ||
| − | |Federschwingung | + | |valign="top"| |
| − | | | + | vertikale Federschwingung |
| − | | | + | |valign="top"| |
| + | kinetische Energie | ||
| + | |potentielle Energie (Lage-Energie) & Spannenergie | ||
|- | |- | ||
|Wagen an Feder | |Wagen an Feder | ||
| − | | | + | |kinetische Energie |
| − | | | + | |Spannenergie |
|- | |- | ||
| − | | | + | |blinkendes Lämpchen |
| − | | | + | |Strom ? |
| − | | | + | | ? |
|- | |- | ||
| + | |Schwingquarz | ||
| + | |kinetische Energie | ||
| + | | ? | ||
| + | |- | ||
| + | |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<ref>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.</ref> und der Spannung 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, aber die Energieform bleibt immer die Bewegungsenergie. | ||
| − | ==Begriffe== | + | ==Begriffe einer mechanischen Schwingung== |
{| | {| | ||
| | | | ||
| Zeile 34: | Zeile 64: | ||
* Mit Hilfe eines '''Koordinatensystems''' kann man den Ort des Gegenstandes angeben. Es ist praktisch, der Ruhelage den Koordinatenursprung zuzuordnen. | * 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> | * 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 | + | * 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. | * Der Vorgang wiederholt sich periodisch. | ||
| − | :Nach einer gewissen Zeit, der '''Periodendauer''' (oder kurz Periode) <math>T</math> hat der Gegenstand wieder den gleichen Impuls am gleichen Ort. | + | :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'''. | :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> | * Die Anzahl der Schwingungen pro Zeit heißt '''Frequenz''' <math>f</math>. Es gilt <math>f=\frac{1}{T}</math> | ||
|valign="top"| | |valign="top"| | ||
| − | + | {{#widget:Iframe | |
| − | + | |url=https://www.geogebra.org/material/iframe/id/nEY55crE/width/320/height/170/border/888888/smb/false/stb/false/stbh/false/ai/false/asb/false/sri/false/rc/false/ld/false/sdz/false/ctl/false | |
| − | + | |width=200 | |
| + | |height=117 | ||
| + | |border=0 | ||
| + | }} | ||
Ein Wagen schwingt horizontal. | Ein Wagen schwingt horizontal. | ||
|} | |} | ||
| + | |||
| + | ==Fußnoten== | ||
| + | <references /> | ||
==Links== | ==Links== | ||
| − | *[ | + | *Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Uhrwerk Uhrwerk]) |
| + | **Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Hemmung_%28Uhr%29 Hemmung (Uhr)] | ||
| + | **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") | ||
*[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. September 2021, 17:08 Uhr
(Kursstufe > Mechanische Schwingungen)
Inhaltsverzeichnis
Beispiele
Die Belousov-Zhabotinsky Reaktion ist eine chemische Schwingung. (Video)
Wie sprechen und singen wir? (Video beim Singen ; Stroboskopvideo)
Wie funktioniert diese Räderuhr? (Video: How Tower Clocks Work; Wikipedia: Uhrwerk)
Eine Kinderschaukel.
Die Schwingprinzessin.
Dieser Wagen schwingt hin und her.
Im Inneren dieser Quarzuhr schwingt ein Kristall.
| Beispiel | 1. Energieform [math]\leftrightarrow[/math] | weitere Energieformen |
| Fadenpendel |
kinetische Energie |
potentielle Energie (Lage-Energie) |
|
vertikale Federschwingung |
kinetische Energie |
potentielle Energie (Lage-Energie) & Spannenergie |
| Wagen an Feder | kinetische Energie | Spannenergie |
| blinkendes Lämpchen | Strom ? | ? |
| Schwingquarz | kinetische Energie | ? |
| 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 Spannung 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, aber die Energieform bleibt immer die Bewegungsenergie.
Begriffe einer mechanischen Schwingung
|
Ein Wagen schwingt horizontal. |
Fußnoten
- ↑ 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.
Links
- Wikipedia: Uhrwerk)
- Wikipedia: Hemmung (Uhr)
- Video: How Tower Clocks Work (youtube: "Trevor Murphy")
- Video: Wie eine "Ankerhemmung" funktioniert (youtube: "Phalos Southpaw's Bastelstube")
- Forschung und Erläuterungen der Orgel von Reiner Janke
- Wikipedia: Tacoma Bridge mit einem Video der schwingenden Brücke
- Farbvideo der Tacoma-Narrow-Bridge
- Englische Reportage über Bau und Zerstörung der Brücke
- Wikipedia: Schwingungsmoden von Stäben, Flächen auch mit Animationen
- Wikipedia: Biegeschwinger zeigt Schwingungen von Stäben
