F Rück. F r Rück. Mechanische Schwingungen. Größen zur quantitativen Beschreibung :

Ähnliche Dokumente
Experiments. Prof. F. Wörgötter (nach M. Seibt) -- Physik für Mediziner und Zahnmediziner 1

FOS: Die harmonische Schwingung. Wir beobachten die Bewegung eines Fadenpendels

Physik für Mediziner und Zahnmediziner

College International Vorbereitungsjahr 2017/18

Aufgabensammlung BM Berufs- und Weiterbildungszentrum bzb, Hanflandstr. 17, Postfach, 9471 Buchs,

1. Kontrolle Physik Grundkurs Klasse 11

Fakultät Grundlagen. s = t. gleichförm ig

1. Klausur Physik Klasse 11 Grundkurs, Dauer: 45 min

College International Vorbereitungsjahr 2016/17

reibungsgedämpfte Schwingung

Arbeitsauftrag Thema: Gleichungen umformen, Geschwindigkeit, Diagramme

Induktionsgesetz. a = 4,0cm. m = 50g

Hauptprüfung 2010 Aufgabe 4

PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR ANFÄNGER LGyGe

= 7,0 kg), der sich in der Höhe h = 7,5 m über B befindet, ist durch ein Seil mit dem Körper K 2

Geradlinige Bewegung Krummlinige Bewegung Kreisbewegung

Protokoll: Mechanische Schwingungen

KAPITEL 2 KÜRZESTE WEGE

Aufgabe 1 Welche Eigenschaften muss ein mechanisches System besitzen, damit es periodische Schwingungen ausführen kann?

Weitere Beispiele zu harmonischen Schwingungen

V6.4 - Erzwungene Schwingungen, Resonanz

Weg im tv-diagramm. 1. Rennwagen

Basiswissen Physik 11. Jahrgangsstufe

Freiwillige Aufgaben zur Vorlesung WS 2002/2003, Blatt 1 1) m Fahrzeug b: sb

Physik I im Studiengang Elektrotechnik

2. Torsion geschlossener Profile

Übungen zur Vorlesung PN1 Lösung Übungsblatt 12 Besprechung am

Freier Fall. Quelle: Lösung: (a) 1 2 mv2 = mgh h = v2. 2g = (344m s )2. 2 9,81 m s 2 = 6, m

Übungsblatt 12 Physik für Ingenieure 1

Westfälische Hochschule - Fachbereich Informatik & Kommunikation - Bereich Angewandte Naturwissenschaften. 2. Mechanik

Nutzung der inhärenten sensorischen Eigenschaften von piezoelektrischen Aktoren

Mechanische Schwingungen Aufgaben 1

Bohrmaschine. kinetische Energie b) Campingkocher. Sonnenkollektor. Akku beim Laden

Abbildungsmaßstab und Winkelvergrößerung

Messgrößen und gültige Ziffern 7 / 1. Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit 7 / 2

2. Gleich schwere Pakete werden vom

Messung der Ladung. Wie kann man Ladungen messen? /Kapitel Formeln auf S.134: Elektrische Ladung

Übungen zu Physik 1 für Maschinenwesen

Versuchsprotokoll von Thomas Bauer, Patrick Fritzsch. Münster, den

Masse, Kraft und Beschleunigung Masse:

Gruppenarbeit: Anwendungen des Integrals Gruppe A: Weg und Geschwindigkeit

Bekommt Schüler F. noch den Bus...


1.1. Grundbegriffe zur Mechanik

Stochastische Differentialgleichungen

Aufgaben Arbeit und Energie

Kreisbewegung. Die gleichförmige Kreisbewegung. Mechanik. Die gleichförmige Kreisbewegung. Physik Leistungskurs

2 Geradlinige Bewegung eines Massenpunkts

1. Klausur Physik Leistungskurs: Kinematik Klasse Dauer: 90 min

Harmonische Schwingungen

Stoffübersicht: Schwingungen

Klausur zur Vorlesung Dienstag Alte Bibliothek. 9 Rotation

INPUT-EVALUATION DER ZHW: PHYSIK SEITE 1. Serie 1

Theoretische Grundlagen

Abiturprüfung Mathematik 2009 (Baden-Württemberg) Berufliche Gymnasien ohne TG Analysis, Aufgabe 1

7 Erzwungene Schwingung bei Impulslasten

ges Die resultierende Geschwindigkeit ist nun die des Flugzeugs plus die des Windes; als Rückenwind positiv, als Gegenwind negativ.

Physikalische Größe = Zahlenwert Einheit

2.2. Lösungen der Physikaufgaben

F r = m v2 r. Bewegt sich der Körper mit der konstanten Winkelgeschwindigkeit ω = 2π, T

3 GERADL. GLEICHM. BESCHL. BEWEGUNG

F R. = Dx. M a = Dx. Ungedämpfte freie Schwingungen Beispiel Federpendel (a) in Ruhe (b) gespannt: Auslenkung x Rückstellkraft der Feder

Eine Kreis- oder Rotationsbewegung entsteht, wenn ein. M = Fr

D f = 1 π D J (M13.13) 1 Hz = 1 s kg m 2 rad. N m rad

Schwingungen, Impuls und Energie, Harmonische Schwingung, Pendel

V Welche Leistung bringt ein Mensch beim Fahrrad Fahren? Einleitung (Hier wird erklärt, warum der Versuch durchgeführt wird)

1 Grundwissen Mechanik Newtons

14. Mechanische Schwingungen und Wellen

zu beschleunigen. 1 N ist etwa die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade (100 g) auf der Erde.

Das mathematische Pendel

Von der Fourier-Reihe zum Fourier-Integral

600 Mechanik der Kontinua. 610 Feste Körper 620 Flüssigkeiten und Gase

Wechselspannung. Zeitlich veränderliche Spannung mit periodischer Wiederholung

Name: Punkte: Note: Ø:

Algorithmen II Vorlesung am

Gegeben: v 1 = 120 km h. und v 2 = 150 km h. 2. Ein Radfahrer fährt 40 s mit der gleichbleibenden Geschwindigkeit von 18 km.

Kapitel : Exponentielles Wachstum

2. Lagrange-Gleichungen

Schwingungen. 1 Schwingung als periodischer Vorgang

2. Lagrange-Gleichungen

Kondensator und Spule im Gleichstromkreis

Positioniersteuerung (5.12) Beschleunigen - Phase 2 (5.13) Beschleunigen - Phase 3 (5.14) Phase 4: Konstante Geschwindigkeit (5.15) Bremsen Phase 5

Stärkt Euch und bereitet Euch gut vor... Die Übungsaufgaben bitte in den nächsten Tagen (in Kleingruppen) durchrechnen! Am werden sie von Herrn

Lösung Klausur. p(t) = (M + dm)v p(t + dt) = M(v + dv) + dm(v + dv u) Wir behalten nur die Terme der ersten Ordnung und erhalten.

Physik I Übung 3 - Lösungshinweise

Grundlagen der medizinischen Biophysik

15. Netzgeräte. 1. Transformator 2. Gleichrichter 3. Spannungsglättung 4. Spannungsstabilisierung. Blockschaltbild:

Physik LK 11, 3. Klausur Schwingungen und Wellen Lösung

1. Klausur Physik Leistungskurs Klasse

Auf dem Seil bildet sich eine Welle mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit 0,20 m/s aus. c) Zeichnen sie für 0s t 2,5s

PHYSIK. Gleichförmige Bewegungen. Datei Nr Geradlinige Bewegungen. Teil 1 INTERNETBIBLIOTHEK FÜR SCHULMATHEMATIK.

Theoretische Physik I/II

Klausur Nr. 2, WS 2009/2010

Die Phasenkonstante ) 2. Loslassen nach Auslenkung. Anstoßen in Ruhelage: -0,500,00 5,00 10,00 15,00 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00.

Abstand von 4,5 cm von der Mitte. Wie groß ist die Bahngeschwindigkeit eines Punktes in diesem Abstand? (in km/h)

Praktikum I PP Physikalisches Pendel

Mechanik Kinematik des Punktes

Zeit (in h) Ausflussrate (in l/h)

FOS: Lösungen Vermischte Aufgaben zur Mechanik

Transkript:

Mechaniche chwingungen F r Rück Gleichgewichlage r F Rück F r Rück F r Rück Gleichgewichlage Größen zur quaniaiven Bechreibung : chwingungdauer oder Periode T, Einhei: Frequenz υ /T, Einhei: / oder Hz Aulenkung oder Elongaion au der Ruhelage (), Einhei: m Ampliude oder chwingungweie Rückellkraf F r Rück. ie nimm mi wachender Aulenkung zu.

Harmoniche ungedämpfe chwingungen Die Rückellkraf i der Aulenkung proporional und e zur Gleichgewichlage hin geriche. Beipiele: Federpendel Fadenpendel al mahemaiche Pendel Hookeche Geez: Die Dehnung einer Feder i der wirkenden Kraf proporional. Drie Newonche Aiom: Die Kraf, die die Feder auf den Körper auüb, d.h. die Rückellkraf i ebenfall der Aulenkung proporional. r F D Rück Negaive Vorzeichen: Rückellkraf und Aulenkung ind engegengeez geriche. l F Rück α F G mg F FG inα mg inα mg Rück α Für kleine Winkel l

Aufellen der Bewegunggleichung: Beipiele: Fadenpendel Federpendel l g d d d d m ma l mg F Rück Ein Löunganaz für die Bewegunggleichung/Differenialgleichung: ) in( ) co( ) in( ) ( d d d d Einezen: g l T l g l g π π ) in( ) in( m D d d d d m ma D D m T m D π m D π υ oder

Fadenpendel (ewa genauer): Änderung de Drehimpule wirkende Drehmomen dl d J d F d l inα mgl inα Näherungen: - Faden ha keine Mae - Mae Punkmae - kleine Winkel α J ml inα α α d d g Bewegunggleichung: ml mgl α α d d l Ein Löunganaz: α ( ) α in( ) α Allgemeine Löung: umme au linear unabhängigen Löungen α ( ) ain( ) bco( ), a und b werden durch Anfangbedingungen fegeleg.

Vergleich: Gleichmäßige Kreibewegung Lich Auf den Maenpunk wirk die Zenripealkraf: F r ZP r F ZP ma ZP mv r chirm Komponene parallel zum chirm: F F ZP in mi in r F F ZP r F r ZP D F r ZP F r Die zur Bewegung de chaen gehörige Krafkomponene i der jeweiligen Aulenkung proporional, der chaen führ eine harmoniche chwingung au.

Für die Ampliude der chwingung gil: r Für die Aulenkung de chaen al Funkion der Zei ergib ich: ( ) r in in( ) in(πυ) Phae der chwingung: π in( ) T Weg-Zei Diagramm der harmonichen chwingung: ()

Die Gechwindigkei de chaen al Funkion der Zei: v r v r Die Bechleunigung de chaen al Funkion der Zei: a r ZP a r v r v r v ( ) v co r co v ( ) co( ) Gechwindigkei-Zei-Diagramm: v r v () v r v r a a a a ZP r azp in ( ) r in( ) ( ) in( ) ( ) Bechleunigung-Zei-Diagramm: 3 F 4 ma D / m m D a () 3 4

Energieumwandlungen beim Federpendel ohne Reibung: Kineiche Energie: E E kin kin kin ( ) ( ) mv( ) D co m ( co) E wird imal für co ±, d.h. für Durchgänge durch die Gleichgewichlage: m co, π, π E kin, D Poenielle Energie: ( ) D( ) E po 3 E po wird imal für in ±, d.h. für π, π,... Erreichen der Endauchläge: E po, D E po ( ) D( in ) D in Geamenergie: E E kin ( ) E po ( ) D (co in ) D

Phikaliche Pendel: Trägheimomen meen D α d F G mg d α J d mgd inα Näherung für kleine Winkel α : d α J mgd α d d α d T π mgd J α J mgd

Übungen ind die Bechleunigung und die Aulenkung au dem Gleichgewich eine harmonichen Ozillaor gleichgeriche? immer manchmal nie ind die Bechleunigung und die Gechwindigkei eine harmonichen Ozillaor gleichgeriche? immer manchmal nie ind die Gechwindigkei und die Aulenkung au dem Gleichgewich eine harmonichen Ozillaor gleichgeriche? immer manchmal nie

Ein Gegenand an einer Feder führ eine harmoniche chwingung mi einer Ampliude von 4 cm au. Wenn der Gegenand von der Gleichgewichlage cm enfern i, welchen Brucheil der Geamenergie mach dann die poenzielle Energie au? /4 /3 / /3 Zwei eme A und B, die jeweil au einer Mae und einer Feder beehen, chwingen o, da ihre Energien gleich ind. Welche Beziehung gil für die chwingungampliuden und wenn m m i? A B A B, A, B, A, B, A, B / Die oben genannen Informaionen reichen nich au, um eine Encheidung zu reffen.

Überlagerung von chwingungen Die chwingungrichungen liegen in einer Ebene chwingung : chwingung : Phaenunerchied: Beipiele für 3 mi in in( ) Δ ( ) 3 3 3 Δ Δ 8 Δ 9 in in( ) 3 3 3 in( 3) Umformen: iehe z. B. Bergmann-chäfer, Band, Mechanik Reulierende chwingung 3: Harmoniche chwingung derelben chwingungrichung und Frequenz.

Anknüpfen an die gleichmäßige Kreibewegung: Zeigerdarellung r in Wenn ein Maenpunk zwei harmoniche chwingungen gleichzeiig auführ, o erfolg eine ungeöre Überlagerung der Wege, Gechwindigkeien und Bechleunigungen. Die Größen dürfen dehalb vekoriell addier werden. 3,3,,

Δ Zuammenezung zweier inuchwingungen ungleicher Frequenz 3 Frequenzverhälni: : Δ Die Frequenzen der beiden harmonichen chwingungen unercheiden ich nur wenig voneinander: chwebung 3 3 (in in) co in 3 3 Δ Frequenzverhälni: 9: 3 T π π T T υ υ υ υ υ

Zerlegung eine beliebigen periodichen Vorgang in harmoniche chwingungen: Fourieranale f ( ) A A co A co A 3 co3... B in B in B 3 in 3... Beipiel: Fourieranale einer Dreieckkurve f() f() f 8b ) (in in 3 in 5 in 7...) π 3 5 7 A ( Frequenzpekrum (nich maßabgerech) f() 3 5 7 9 3 5 Auch nichperiodiche Vorgänge können in harmoniche chwingungen zerleg werden, an die umme ri dann ein Inegral über eine eige Ampliudenfunkion a(). υ

Die chwingungrichungen ehen enkrech aufeinander chwingung : ( ( ) in ) in( chwingung : ) Berechnung der Bahnkurve: in ( ) co ( ) ( ) in co co in einezen in: ( ) ( ) ( ) co in co in Lineare chwingung an Ampliude:

π co in Die Phaendifferenz variier von bi π < π 4 π 3π 4 π 5π 4 3π 7π 4 π Frequenzverhälni i ungleich : Liajou Kurven