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Referat über harmonische Schwingung
 
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Nullcheckerin



Anmeldungsdatum: 28.04.2011
Beiträge: 7

Beitrag Nullcheckerin Verfasst am: 28. Apr 2011 17:41    Titel: Referat über harmonische Schwingung Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo!

Ich soll ein Referat in Physik über HARMONISCHE SCHWINGUNG halten. Im Schulbuch steht nichts nützliches und bei Google hab ich zwar was gefunden aber ich hatte es noch nie so mit Sinus und so. Na ja. Es wäre ganz toll wenn mir jemand ganz ausführlich und in einfacher Sprache erklären könnte worum es da überhaupt geht, was und wie man etwas berechnen kann. Vielen Dank schon mal im Voraus.

MFG von der Physik(und Mathe) Nullcheckerin

Meine Ideen:
Ich hab leider NULL Ahnung und bin voll am verzweifeln...
dermeister
Gast





Beitrag dermeister Verfasst am: 28. Apr 2011 17:51    Titel: Antworten mit Zitat

welche klasse?
Nullcheckerin



Anmeldungsdatum: 28.04.2011
Beiträge: 7

Beitrag Nullcheckerin Verfasst am: 28. Apr 2011 18:10    Titel: Antworten mit Zitat

10. Klasse Gymnasium
dermeister
Gast





Beitrag dermeister Verfasst am: 28. Apr 2011 23:11    Titel: Antworten mit Zitat

Also ich weiß nicht wie viel du schon verstanden hast und wie viel nicht, deshalb fang ich mal ganz von vorne an.
Eine Harmonische Schwingungen entsteht zum Beispiel bei einer Feder. Allgemein muss bei einem harmonischen Oszillator gelten (Oszilation ist n anderes Wort für Schwingung, Oszilator also des was schwingt), dass die Kraft die den Körper beschleunigt, proportional zur Auslenkung vom Ruhepunkt ist. Also bei der Feder wenn du ein Gewicht dranhängst, dann dehnt sich die Feder ein bisschen weiter aus, da wo das Gewicht stehen bleibt, das heißt Ruhelage. Wenn du das Gewicht jetzt auslenkst, also nach oben oder unten bewegst, und loslässt, fängt das ganze an zu schwingen.
Wenn keine Kraft wirken würde, dann würde sich das Gewicht ja immer in einer Linie mit gleicher Geschwindigkeit bewegen. Das Teil wippt aber, wie wir wissen. Die Kraft, die die Feder auf die Masse auswirkt, zeigt immer zur Ruhelage und ist proportional zur Auslenkung (wenn das Gewicht also grade über der Ruhelage ist, zeigt die Kraft nach unten und umgekehrt).
Das ist erst mal die Basis.
dermeister
Gast





Beitrag dermeister Verfasst am: 28. Apr 2011 23:18    Titel: Antworten mit Zitat

Die Kraft ist ja wie gesagt proportional zur Auslenkung und zeigt immer zur Ruhelage. Das kann man schreiben als: F=-k*x;
Dabei ist x die Auslenkung, k die Federkonstante (vielleicht auch bekannt als D).
F ist ja m*a; wenn man das in obige Formel einsetzt erhält man m*a=-k*x; das ist eine Differentialgleichung (musst du nicht verstehen, vielleicht kannst du's mal erwähnen), deren Lösung zum Beispiel bei wikipedia, Artikel über den Harmonischen Oszillator, Abschnitt über Oszillator in einer Dimension, zu finden ist (nur den Abschnitt anschauen, der Rest ist was für Leute ...).
Da steht: x(t) = u*sin(omega0*t + phi)
x(t) ist die Funktion, die die Auslenkung in Abhängigkeit von der Zeit beschreibt. Die Funktion ist ein Sinus. Wie der aussieht weißt du vielleicht. So ne Welle. Die x-Achse ist jetzt die Zeit, die y-Achse zeigt die Höhe des Gewichts zu der Zeit an. Geht also immer rauf und runter, ist ja ein Pendel xD.
Geht noch weiter
dermeister
Gast





Beitrag dermeister Verfasst am: 28. Apr 2011 23:30    Titel: Antworten mit Zitat

Die Amplitude u (kann man auch A nennen) ist das, wie hoch bzw. tief das Teil maximal geht, also die Auslenkung, wo man am Anfang losgelassen hat. phi ist eigentlich unwichtig, meistens wird null oder pi/2 dafür genommen. Der vollständigkeit halber: Es hat mit der Zeit zu tun, wo man loslässt.
Bleibt noch omega0; das ist die Eigenfrequenz; kannst du dir auch auf wikipedia im entsprechenden Artikel mal anschauen. Ist die 2*pi/T, wobei T die Zeit bis zum Ausgangszustand ist, weil der sinus bei 2*pi ja auch wieder beim ausgangszustand ist und 2*pi/T * T gleich 2*pi ist (T für t eingesetzt in der wikipediaformel. dieses omega0 ist bei der feder gleich der wurzel aus k/m, einfach auswendig lernen, beim fadenpendel zum beispiel ist es was anderes. Aber wichtig: Es hängt nicht davon ab, wie weit man des am Anfang ausgelenkt hat, soll heißen: egal wie weit du dran ziehst, es ist immer gleich schnell wieder da.
Ich hoffe ich konnte dir helfen. Lehrer
Nullcheckerin



Anmeldungsdatum: 28.04.2011
Beiträge: 7

Beitrag Nullcheckerin Verfasst am: 29. Apr 2011 13:08    Titel: :) Antworten mit Zitat

Erst mal vielen Dank für deine Hilfe!

Ein paar Fragen hab ich noch:

1. Wie kommst du darauf, dass die Federkonstante k "-k" und nicht einfach "k" ist ? Kommt das auf etwas drauf an oder ist das einfach immer so und warum?

2. phi ist eigentlich unwichtig, meistens wird null oder pi/2 dafür genommen.
ist das eine allgemeine Regel? Oder nur auf die harmonische Schwingung bezogen? Und was hat dann 0 oder pi/2 mit der Zeit zu tun? Kann man sich das iwie herleiten?

3. Ich soll beim Referat auch einen Versuch durchführen (zeigt sie mir noch) und anhand des Versuchs soll ich mit der Klasse die Formel herleiten. Wo fange ich am besten an?

DANKE Thumbs up!
dermeister
Gast





Beitrag dermeister Verfasst am: 29. Apr 2011 13:22    Titel: Antworten mit Zitat

zu 1.) Das ist weil die Kraft ja zum Ruhepunkt zeigt. Die Federkonstante ist schon k, aber wenn x positiv ist, muss F negativ sein.
zu 2.) mit diesem phi ist das immer so eine Sache. Es verschiebt den Sinus in x-Richtung. Wenn du dir den Sinus anschaust, und null für phi einsetzt, dann ist der Körper ja am Anfang in der Ruhelage und geht dann nach oben. Aber in der Ruhelage RUHT er doch normalerweise, also hat er da schon eine geschwindigkeit, das heißt man hat ihn wannanders "losgelassen" bzw. an zu dieser Zeit "angestoßen" wenn man jetzt phi als 2*pi festlegt wird der Sinus so verschoben, dass wird statt sinus kosinus schreiben können und dafür das phi weglassen. Das phi legt eigentlich nur fest zu welchem Zeitpunkt du anfängst.
zu 3.) welche formel? die mit sinus und so oder dass omega0=...?
dermeister
Gast





Beitrag dermeister Verfasst am: 30. Apr 2011 21:05    Titel: Antworten mit Zitat

keine Lust mehr? xD
Nullcheckerin



Anmeldungsdatum: 28.04.2011
Beiträge: 7

Beitrag Nullcheckerin Verfasst am: 01. Mai 2011 15:51    Titel: ... Antworten mit Zitat

Ich konnte leider nicht.
Jedenfalls verstehe ich jetzt alles schon irgendwie besser obwohl mir phi immer noch nicht so ganz klar ist, trotz der ausführlichen Erklärung...
Zum Herleiten der Formeln: Keine Ahnung, das ist es ja, dass ich nicht weiß welche Formeln wann und wie herleiten soll.
Entschuldige meine ausgeprägte Schwäche für Naturwissenschaften.. ...... Hammer Hilfe grübelnd
Nullcheckerin



Anmeldungsdatum: 28.04.2011
Beiträge: 7

Beitrag Nullcheckerin Verfasst am: 01. Mai 2011 15:54    Titel: -_- Antworten mit Zitat

Mathe ist gar keine Naturwissenschaft -_- aber ich kanns trotzdem nicht :hammer:
dermeister
Gast





Beitrag dermeister Verfasst am: 01. Mai 2011 16:50    Titel: Antworten mit Zitat

du hast doch schonmal recht kluge Fragen gestellt, so groß kann die Schwäche gar nicht sein
Nullcheckerin



Anmeldungsdatum: 28.04.2011
Beiträge: 7

Beitrag Nullcheckerin Verfasst am: 01. Mai 2011 16:59    Titel: na ja Antworten mit Zitat

zumindest so groß dass ich durchfalle wenn ich in dem Referat keine gute Note bekommen -_-
dermeister
Gast





Beitrag dermeister Verfasst am: 01. Mai 2011 17:16    Titel: Antworten mit Zitat

oh
na, dann frag einfach nochmal, wenn die Lehrerin dir genauere Informationen gegeben hat.
Nullcheckerin



Anmeldungsdatum: 28.04.2011
Beiträge: 7

Beitrag Nullcheckerin Verfasst am: 01. Mai 2011 21:44    Titel: ? Antworten mit Zitat

Ist die 2*pi/T, wobei T die Zeit bis zum Ausgangszustand ist, weil der sinus bei 2*pi ja auch wieder beim ausgangszustand ist und 2*pi/T * T gleich 2*pi ist (T für t eingesetzt in der wikipediaformel. dieses omega0 ist bei der feder gleich der wurzel aus k/m

ist jetzt die formel 2*pi/T*T = 2pi
1. ist das ein Beispiel wie es sein könnte oder ist das eine Regel?
2. gleich der wurzel aus k/m ??? ?(
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