Q12-Phase: Felder, Schwingungen und Wellen

35. Gedämpfte harmonische Schwingungen

Für diese Einheit brauchen Sie:

1. Cornelsen S. 187
2. LeifiPhysik
3. iPads für die Videoanalyse

Demoexperimente

A. Messen Sie

1. 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).

2. Erklären Sie, welche der Dämpfungskräfte geschwindigkeitsabhängig sind und woran Sie dies erkennen.

3. LK Erläutern Sie die folgenden Formeln:

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

   Formel B: \( F_R=-bv \)

   Formel C: \( y(t)=y_{max} \cdot cos(\omega't) \cdot e^{-\frac{b}{2m}t} \)

4. LK Bestimmen Sie bei den geschwindigkeitsabhängigen Dämpfungen die Dämpfungskonstante b und bei den Schwingungen mit konstanter Dämpfung die Reibungskraft F_R

B. Recherchieren Sie zur gedämpften Schwingungen auf LeifiPhysik und im Cornelsen.

1. 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.
2. Skizzieren Sie Schwingungsdiagramme für die drei Fälle der geschwindigkeitsabhänigen Dämpfung: schwache Dämpfung (Schwingfall), starke Dämpfung (aperiodischer Grenzfall), sehr starke Dämpfung (Kriechfall)