Schualrbeit 2 Flashcards
Erkläre: Elongation Amplitude Schwingungsdauer Frequenz Winkelgeschwindigkeit
Elongation: Momentane Auslenkung aus der Ruhelage Periodische Funktion der Zeit Amplitude: maximale Auslenkung eines Oszillators aus seiner Ruhelage Schwingungsdauer(mit Formel): Schwingungsperiode Zeitspanne für eine volle Schwingung T = t/n(t...Zeit/n...Anzahl der vollen Schwingungen) Frequenz(mit Formel und Einheit): Anzahl der vollen Schwingungen pro Sekunde f = n/t …….T = 1/f [f] = 1/s = 1 Hz Winkelgeschwindigkeit (Formel und Zusammenhang mit der Frequenz): =/f =2*
Wann spricht man von einer harmonischen Schwingung? Welches Gesetz gilt, wie lautet es (Formel).
Wann spricht man von einer harmonischen Schwingung? Welches Gesetz gilt, wie lautet es (Formel).
F=k*x (k….Federkonstante/F….Kraft/x….Auslenkung)
Eine Schwingung heißt harmonisch, wenn die rücktreibende Kraft proportional zur Auslenkung ist. Es gilt das lineare Kraftgesetz.
Herleitung der Federkonstante und der Schwingungsdauer für das Federpendels.
k = m*w^2 T = 1/f
Wie hängt die Schwingungsdauer des Federpendels von der Masse, Federkonstanten und der Amplitude ab?
Je kleiner k (Federkonstante) ist, desto größer T, bei gleicher Masse
Je größer m (Masse) desto größer T, bei gleicher k
Die Schwingungsdauer ist von der Amplitude unabhängig
Fadenpendel: Formel für die Federkonstante und die Schwingungsdauer
k=(m*g)/l
T = 2*l/g
Wie hängt die Schwingungsdauer des Fadenpendels von der Länge des Fadens, der Masse, der Amplitude ab?
T ist von l und g abhängig - aber unabhängig von A und m
Wovon ist die Gesamtenergie einer Schwingung abhängig (Formel)
Welcher Erhaltungssatz gilt, wie lautet dieser?
Eges=Ekin+Epot
Die Reibung wird vernachlässigt - es gilt der Energieerhaltungssatz
Erkläre die Begriffe Phase und Phasenverschiebung, jeweils mit Zeichnung
Phasenübergänge sind die Verschiebung zweier Sinusschwingungen mit gleicher Elongation und Amplitude aber unterschiedlichen Nulldurchgängen
Stelle folgende Überlagerungen von Schwingungen graphisch dar. Welche Bedingungen gelten, wie verhält sich die jeweils resultierende Amplitude und wie bezeichnet man die jeweilige Überlagerung noch.
Verstärkung, Abschwächung und Auslöschung
.
Wann spricht man von einer gedämpften Schwingung. Wie verhält sich die Amplitude
Wann spricht von einer Schwingung in einem gedämpften Medium (Motoröl, Honig,…)
Erkläre den Kriechfall einer Schwingung (Skizze mit Erklärung).
Das Pendel wird so stark gedämpft, dass es nur sehr langsam zur Ruhelage zurückkehrt, es tritt keine Schwingung (periodischer Vorgang) auf; die Amplitude nimmt monoton ab
Wann spricht man von einer erzwungene Schwingung. Wann spricht man von Resonanz bzw. einer Resonanzkatastrophe? Nenne drei Beispiele bei denen Resonanz auftreten kann.
bei einer erzwungene Schwingung spricht man davon, wenn Oszillator durch eine äußere Kraft periodisch angetrieben wird
jeder Oszillator schwingt mit einer bestimmten Eigenfrequenz fo
erfolgt die Schwingungserregung mit einer Anregungsfrequenz fa, so nimmt der Oszillator fa an und fo wird unterdrückt
1.Fall
fafo: Die Oszillatoren schwingen gegengleich mit gleicher Amplitude
3. Fall
fafo: Im Resonanzfall ist die Energieübertragung vom Erreger zum Oszillator am günstigsten (sehr geringe Dämpfung) und die Amplitude der erzwungenen Schwingung ist am größten
die Amplitude kann Werte erreichen, die die Zerstörung des Systems zur Folge hat:
Tacoma Brücke-1940(USA)
Militär im Gleichschritt über die Brücke
Stoßdämpfer
Mileniumsbrücke
Erkläre Stoßdämpfer mittels der Abbildung.
Die Amplitude nimmt schnell und exponentiell ab. Das Pendel wird so stark gedämpft, sodass es nur sehr langsam zur Ruhelage zurückkehrt; es tritt keine Schwingung auf; die Amplitude nimmt monoton ab Kriechfall
Erkläre die mechanische Welle.
Mechanische Wellen sind durch Kopplungskräfte miteinander verbunden und durch einen Oszillator in Schwingung versetzt, dann teilt sich dich Schwingung dem anderen Oszillator mit es entsteht eine mechanische Welle
jeder Oszillator schwingt an seinem Platz, es wird nur Energie transportiert
mechanische Wellen brauchen ein Ausbreitungsmedium (Wasserwellen, Schallwellen, Mikrowellen, Radiowellen,…)
Erkläre die transversale- und longitudinale Welle.
Es gibt Schwingungs Täler und -berge
Schwingungsrichtung und Ausbreitungsrichtung stehen normal zu einander
Konsversale oder harmonische Welle
Sie breiten sich nur in Festkörpern und Flüssigkeiten aus
z.B. Saiteninstrumente, Wasserwellen, Schallwellen in Festkörpern
Longitudinal Wellen-Längs- oder Druckwellen
Es entstehen Verdichtungen und Verdichtungen
Schwingungs- und Ausbreitungsrichtung sind parallel zueinander
Können sich in allen Körpern ausbilden
Erkläre den Begriff der Wellenlänge (mit Zeichnung) und Fortpflanzungsgeschwindigkeit.
Die Wellenlänge lautet und die Fortpflanzungsgeschwindigkeit c
Die Wellenlänge bei einer harmonischen Schwingung ist der Abstand zweier benachbarter Wellenberge oder Wellentäler
Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit v=Lambda*f
die Fortpflanzungsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit mit welcher sich die Welle ausbreitet
Gesetz der ungestörten Überlagerung
die Wellen laufen ohne gegenseitige Beeinflussung übereinander hinweg
die resultierende Elongation erhält man indem man die Elongation der eigenen Welle vektoriell addiert
Schwingungsebene einer Welle, Gangunterschied (mit Zeichnung)
Die Schwingungsebene einer Transversalen Welle ist jene Ebene, die durch die Fortpflanzungsrichtung und die Schwingungsrichtung festgelegt ist.
Der Gangunterschied 2er Wellen gleicher Wellenlänge gibt den Abstand in Bruchteilen der Wellenlänge an, um den die erste Welle vor der zweiten
herläuft
Interferenz von Wellen
Die Interferenz von Wellen bedeutet d=0/A1+A2=A3
Die Interferenz bedeutet die Überlagerung zwei oder mehrere Wellen und beschreibt die Änderung der Amplitude
Konstruktive Interferenz: Verstärkung der Wellen
Erkläre die Brechung, Reflexion und Beugung von Wellen
Brechung:
Je größer der Brechungsindex n=sin /sin , desto größer die optische Dichte
Reflexion:
am festen Ende:
ein Wellenberg wird als Wellental reflektiert
am festen Ende bildet sich ein ( Schwingungsknoten)
Der Abstand zweier Knoten =/2
man spricht von einem Phasensprung von
stehende Wellen gibt es nur bei ganz bestimmten Eigenfrequenzen
stehende Wellen:
Die Grundschwingung ist von der Frequenz unabhängig
am offene Ende:
ein Wellenberg wird als Wellental reflektiert
kein Phasensprung
am freien Ende bildet sich ein Schwingungsbauch
Beugung von Wellen:
das Übergreifen von Wellen in den geometrischen Schattenraum nennt man Beugung
maximale Beugung wird erreicht, wenn die Öffnung (der Spalt) die gleiche Größe wie die Welle hat
Huygensche Prinzip
Punkte die von der Welle zur gleichen Zeit erreicht werden bilden eine neue Wellenfront
jeder Punkt der neuen Wellenfront ist Ausgangspunkt einer Elementarwelle
Die Überlagerung der Elementarwellen ergibt eine neue Wellenfront
