Q12 Physik

35. Gedämpfte harmonische Schwingungen

Für diese Einheit brauchen Sie:

Demoexperimente	Präzisierung
Exp1 Gleitreibung	Gedämpfte Schwingungen mit Gleitreibung
Exp2 Wirbelstrombremse	Gedämpfte Schwingungen mit einer Wirbelstrombremse
Exp3 Luftreibung	Gedämpfte Schwingungen mit Luftreibung

Nehmen Sie für die vorgestellten gedämpften Schwingungssystemen A, B und C die zeitliche Auslenkung y(t) auf und stellen Sie die Kurve in einem Diagramm dar. (Videoanalyse mit iPads).
Erklären Sie, welche der Dämpfungskräfte geschwindigkeitsabhängig sind und woran Sie dies erkennen.
LK Erläutern Sie die folgenden Formeln:

Formel A: \( y_1=y_2-\frac{2 F_R}{D} \)

Formel B: \( F_R=-bv \)

Formel C: \( y(t)=y_{max} \cdot cos(\omega't) \cdot e^{-\frac{b}{2m}t} \)
LK Bestimmen Sie bei den geschwindigkeitsabhängigen Dämpfungen die Dämpfungskonstante b und bei den Schwingungen mit konstanter Dämpfung die Reibungskraft F_R

Recherchieren Sie über die Frequenz der gedämpften Schwingung bei einer Reibungskraft, die konstant und die proportional zur Geschwindigkeit ist. Wie beeiflußt die Dämpfungskraft die Frequenz? Notieren Sie Ihre Ergebnisse im Heft.
Skizzieren Sie Schwingungsdiagramme für die drei Fälle der geschwindigkeitsabhänigen Dämpfung: schwache Dämpfung (Schwingfall), starke Dämpfung (aperiodischer Grenzfall), sehr starke Dämpfung (Kriechfall)

Cornelsen A9 S210 Bestimmung der Dämpfungskonstante

Niveau	KCGO Verweise
GK/LK:	gedämpfte mechanische Schwingungen
GK/LK:	Dämpfung als Erweiterung der reibungsfreien Idealisierung: Abnahme der Amplitude (qualitativ)
LK:	gedämpfte Schwingungen: Dämpfungsverhalten der Form s(t)=s_0 e^{-\delta t} sin (w_D t), s(t)=s_0 e^{-\delta t} cos (w_D t) mit w_D=\sqrt{w^2-\delta^2}