Physik-Beispiele Federpendel-Schallpegel

PsychoTom · Anmeldungsdatum: 10.12.2006 Beiträge: 15

1.Federpendel

Ein Federpendel (l=0,5m,m=1kg,k=100 N/m) wird zum Schwingen angeregt:
a. Berechne Peridoendauer T, Frequenz f und die Kreisfrequenz Omega.

b. Bei einer Federschwingung schwingt der Körper nur in einer Richtung.Was hat dabei eine Winkelgeschwindigkeit verlohren??

c. Wie kommt es zu einer Federschwingung??

2. Schallpegel:

a. Berechne den Schallpegel und den Schallwecheldruck, wenn die Schallintensität 5*10^-6 W/m² beträgt.
b. Ein luatsprecher erzeugt in 5m Entfernung einen Schallpegel von 60 dB. wie groß ist der Schallpegel in einer Entfernung von 10m??

3. Ein hupendes Auto fährt mit 100 km/h an einem ruhenden Beobachter vorbei. Im Augenblick des Passierens schlägt die Tonhöhe um. In welchen Verhältnis stehen die beiden Frequenzen, die der Empfänger wahrnimmt?
Erläutere deine Rechnung und erkläre möglichst exakt die Geschwindigkeitsmessung mittels Radar.

also ich hoff das ihr mir weiterhelfen könnt! Danke schon mal im Voraus

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Bei der 1. a): Da gibt es eine Formel:

Ihr müsstet so eine gelernt haben (auch, wie man sie herleitet). Daraus kannst Du auch entsprechende Formeln für T und f ableiten. Vielleicht hattet Ihr auch die Formeln für T und/oder f direkt.
b) Ich weiß nicht, was da genau als Erklärung verlangt ist. Ich würde schreiben, dass man eine harmonische Schwingung als eine Projektion einer Kreisbewegung in nur eine Dimension auffassen kann. Kann aber auch sein, dass einfach nur der Zusammenhang mit Sinus und Kosinus eher mathematisch erklärt werden soll...
c) Da musst Du erklären, dass potentielle (Spann-)Energie in kinetische Energie umgewandelt wird und die Bewegung der Masse, die ja mit der kinetischen Energie zusammen hängt, wieder zu einer Spannung der Feder(n), bis die kinetische Energie wieder in Spannenergie umgewandelt ist und so weiter. Auch hier weiß ich nicht genau, was man da texten sollte (ich hasse solche Laberfragen...), aber vielleicht nur als Anhaltspunkt.

2. Mit Schallpegel kenne ich mich nicht so aus. Da kann ich nur etwas zur b) sagen: Soweit ich weiß, nimmt der Schalldruck quadratische mit dem Abstand ab. Bei doppeltem Abstand müsste also der Schalldruck dann gerade ein Viertel sein. Die dB Skala ist ja so, dass 10dB mehr oder weniger den doppelten oder halben Schalldruck bedeuten. Wenn das mit dem Viertel also stimmen sollte, dann müsste der Schalldruck um 20dB abgenommen haben, also zweimal halbiert quasi... Dann wären es nur noch 40dB.
Kann aber auch alles falsch sein. Vergleiche das erst noch mit Deinen Aufzeichnungen oder schau mal bei Wikipedia nach. Da ist das sicher gut erklärt.

3. Da geht es um den Dopplereffekt. Wahrscheinlich hattet Ihr dafür Formeln, wie sich die Frequenz bei einer bewegten Schallquelle ändert.
Ich weiß nicht, ob Du die Dopplerformeln auch herleiten musst. Wenn ja, würde ich Dir wieder erstmal Wikipedia empfehlen.

Gruß
Marco

PsychoTom · Anmeldungsdatum: 10.12.2006 Beiträge: 15

also die erste formel haben wir nicht aufgeschrieben

ich kenne nur: T= 2*phi. die Wurzel aus(m/D)

wobei D die Federkonstante ist

glaubst du das die nicht stimmT??[/latex]

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Doch, die ist perfekt (bis auf, dass das kein phi sondern ein pi sein muss)! Rock

Also: Du weißt vielleicht, dass die Frequenz f und die Periodendauer T so zusammenhängen:

Das ist die Dauer, in der sich der Winkel einmal um einen kompletten Kreis dreht, also um

.
Man nimmt deshalb in solchen Formel oft nicht die Frequenz f, sondern die Winkelgeschwindigkeit (oder Kreisfrequenz, wie es in der Aufgabe genannt wird):

Deshalb sind unsere beiden Formeln auch äquivalent, weil:

Gruß
Marco

PsychoTom · Anmeldungsdatum: 10.12.2006 Beiträge: 15

Stimmt das???

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Ja, sehr gut! Thumbs up!

Gruß
Marco

PsychoTom · Anmeldungsdatum: 10.12.2006 Beiträge: 15

kannst ma bitte noch sagen ob das StimmT?

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Ja, auch hier habe ich das selbe. Bis auf die Frequenz, da habe ich 0,56Hz raus. Wahrscheinlich liegts aber an der Rundung.

Gruß
Marco

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Ich habe Deine neue Frage mal in einen neuen Thread ausgelagert. So ist es übersichtlicher.

Gruß
Marco