HTW Chur: Telekommunikation und Informatik: Physik      

P7.01: Schwingungen

Lernziele:

  • Harmonische Schwingungen und gedämpfte Sinusschwingungen erkennen und mathematisch beschreiben können.
  • Die grundlegenden Begriffe aus der Schwingungslehre kennen (Frequenz, Periodenlänge, Amplitude, Elongation. Periodizität)
  • Das Zustandekommen von Schwebungen erklären und die Schwebungsfrequenz berechnen können.

Ablauf:

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Einführung Schwingungen (Referat)
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Experimenteparcour

  1. Federpendel
    Schwingungsdauer und Masse, Federkonstante, ...?
  2. Fadenpendel
    schwingungsdauer und Masse, Pendellänge, ...?
  3. Drehpendel
    Amplidude und Dämpfung? Resonanz?
  4. Kreisbewegung und Schwingung
    Sie können an deer Tafel mit Kreide dem projizierten Punkt nachfahren und eine Kurve aufzeichnen.
  5. Elektrische Schwingung
    Vergleichen Sie mit dem Federpendel
  6. Schwingungen und Akustik
    Suchen Sie durch Verschieben des Mikrophons die Knoten (d.h. die Stellen minimaler Lautstärke). Welche Bedeutung hat der Abstand von zwei Knoten?

Versuchen Sie ausgehend vom konkreten Problem eine allgemeine Definition der "Schwingung" zu geben. Also: "Was ist eine Schwingung?" Versuchen Sie ein mathematisches Modell zur Beschreibung einer Schwingung aufzustellen. Diskutieren Sie eventuelle Abweichungen zwischen dem mathematischen Modell und der realen Schwingung. 
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Zusammenfassung der Kernpunkte

Literatur:

Metzler Physik

S. 102 ff. Die harmonische Schwingung
S. 112 ff. Zusammenwirken mehrerer Schwingungen
S. 269 Der elektrische Schwingkreis

Links:

[p701.ppt] [p701b.pdf]

Simple Harmonic Motion and Uniform Circular Motion: http://didaktik.physik.uni-wuerzburg.de/~pkrahmer/ntnujava/shm/shm.html
Spring Force and SHM: http://didaktik.physik.uni-wuerzburg.de/~pkrahmer/ntnujava/springForce/springForce.html
Pendulum Java Applet: http://didaktik.physik.uni-wuerzburg.de/~pkrahmer/ntnujava/Pendulum/Pendulum.html
Gedämpfte Schwingung, Applet: http://vega.math.ualberta.ca/~ewoolgar/java/Hooke/Hooke.html
Interference of Sinusoidal Waveforms: http://www.journey.sunysb.edu/ProjectJava/WaveInt/home.html
Java-Applets zur Physik von Walter Fendt: http://telecom.tlab.ch/~knoll/physik/fendt/phys/indexph.htm

28.10.2002 kn