Was sind mechanische Schwingungen?

Also hier ist ja noch Luft nach oben, was die Anschubs-Skills angeht. Spätestens nach Betrachtung dieses Videos kannst du beratend tätig werden. Denn wir beschäftigen uns mit der Frage: Was sind mechanische Schwingungen? Wir betrachten zunächst die DEFINITION einer mechanischen Schwingung:Eine mechanische Schwingung ist die zeitlich-periodische Hin- und Herbewegung eines Körpers um eine Ruhelage. Der schwingende Körper wird auch OSZILLATOR genannt, vom Lateinischen oscillare: schwingen, schaukeln. Wir klären die Begriffe der Definition.Von einer MECHANISCHEN Schwingung sprechen wir, wenn sich tatsächlich ein KÖRPER bewegt. Periodisch bedeutet: “regelmäßig wiederkehrend”. Auf einer Autobahn stehen zum Beispiel auf gerader Strecke alle fünfzig Meter Leitpfosten. Diese könnte man als räumlich-periodisch bezeichnen. Das Ereignis “Ich sehe einen Leitpfosten” geschieht alle fünfzig Meter. Wenn nun ein Ereignis regelmäßig in der Zeit wiederkehrt, dann ist es ZEITLICH-periodisch. Einmal pro Stunde passiert hier zum Beispiel der Minutenzeiger die Eins. Ein gutes Beispiel für eine mechanische Schwingung ist das Fadenpendel. Hin und her bewegt sich ein Körper, wenn er dabei innerhalb eines gewissen räumlichen Bereichs bleibt. Die Grenzpunkte dieses räumlichen Bereichs nennen wir Umkehrpunkte. Die momentane Auslenkung zu jedem beliebigen Zeitpunkt nennen wir ELONGATION, die maximale Auslenkung in den beiden Umkehrpunkten AMPLITUDE. Die Ruhelage oder Gleichgewichtslage ist die Position, die der Oszillator einnimmt, wenn er nicht zum Schwingen gebracht wurde. Sie wird auch Nulldurchgang genannt. Als Schwingungsdauer T bezeichnen wir die Zeit für eine vollständige Schwingung. Das ist die Zeit, die zwischen zwei gleichen Schwingungszuständen des Pendelkörpers vergeht. Man nennt das auch eine PERIODE. Er bewegt sich in der Zeit T zum Beispiel von EINEM Umkehrpunkt zum anderen UND wieder zurück. Aber was ist mit der Ruhelage? Nehmen wir an, der Pendelkörper kommt vom rechten Umkehrpunkt, schwingt durch die Ruhelage zum linken Umkehrpunkt und WIEDER durch die Ruhelage. Dann ist doch aber zwischen zwei Durchgängen durch die Ruhelage nur die Hälfte der Zeit vergangen, die zwischen zwei Durchgängen durch den linken Umkehrpunkt vergangen ist! Stimmt. Die beiden Durchgänge durch die Ruhelage sind eben nicht der gleiche Schwingungszustand, nur die gleiche Position. Der Begriff Schwingungszustand umfasst neben der Position noch die BewegungsRICHTUNG. Bis der Pendelkörper wieder durch die Ruhelage mit der gleichen Bewegungsrichtung wie zu Beginn unserer Betrachtung schwingt, muss er noch einmal in den rechten Umkehrpunkt schwingen und wieder zurückkehren. Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde nennen wir FREQUENZ f. Die Frequenz f ist der Kehrwert der Schwingungsdauer T. Wenn eine Schwingung null komma fünf Sekunden dauert, dann geschehen zwei Schwingungen pro Sekunde! Die Einheit der Frequenz ist Hertz, abgekürzt . Damit haben wir alle Größen zur Beschreibung einer Schwingung.Wie aber entsteht eine Schwingung? Normalerweise entsteht eine Schwingung durch eine ANFANGSAUSLENKUNG bis zum Umkehrpunkt. Der Pendelkörper bleibt jedoch üblicherweise nicht stehen, sondern bewegt sich, sobald er losgelassen wird, in Richtung Ruhelage. Offenbar wirkt eine Kraft auf ihn. Bei einer Schwingung nennen wir diese Kraft RÜCKTREIBENDE Kraft. Beim Fadenpendel ist die rücktreibende Kraft eine Folge der Gewichtskraft F-G des Pendelkörpers. Wäre der Pendelkörper nicht am Faden befestigt, würde er einfach senkrecht nach unten fallen. So übt der Faden eine Kraft GEGEN die Gewichtskraft aus. Daher wirkt nur ein Anteil der Gewichtskraft auf den Pendelkörper, senkrecht zum Faden – die rücktreibende Kraft F-rück. Nun erreicht der Körper die Ruhelage, seine Ausgangslage. Er bleibt dort aber nicht stehen, sondern schwingt weiter. Dies liegt offensichtlich daran, dass der Körper ja jetzt eine Geschwindigkeit v hat, beziehungsweise träge ist. Damit haben wir die Bedingungen zur Entstehung einer mechanischen Schwingung:Erstens: Der Körper muss aus seiner Gleichgewichtslage bewegbar sein. Zweitens: Es muss eine rücktreibende Kraft geben. Drittens: Der Körper ist träge. Bei den meisten Schwingungen bleibt die Amplitude während mehrerer Perioden nicht konstant, sondern nimmt ab. Man nennt eine solche Schwingung GEDÄMPFTE SCHWINGUNG. Die Ursache der Dämpfung sind im Allgemeinen Reibungsverluste, beim Fadenpendel zum Beispiel an der Aufhängung und durch die Luft. Um eine gedämpfte Schwingung zu einer ungedämpften Schwingung zu machen, muss die an die Umwelt abgegebene Energie dem System wieder zugeführt werden – und zwar zum richtigen Zeitpunkt. Anschubsen. Am besten funktioniert das, wenn die Schaukel im Umkehrpunkt ist, also momentan still steht, der oder die Anschubsende aber gerade sozusagen im Nulldurchgang seiner eigenen Schwingung ist, also bei maximaler Geschwindigkeit. Außerdem muss die Frequenz die gleiche sein, mit der die Schaukel schwingt. Schubst man zu langsam an, verursacht man tödliche Langeweile beim Kind, weil man die Schaukel sozusagen hin und her trägt. Schubst man zu schnell an, wird dem Kind von der Wackelei bestenfalls schlecht – aber die Schaukel bewegt sich davon nicht besser. Und wir schubsen mal die Zusammenfassung an. Eine mechanische Schwingung ist die zeitlich-periodische Hin- und Herbewegung eines Körpers um eine Ruhelage. Die momentane Auslenkung zu jedem beliebigen Zeitpunkt nennen wir ELONGATION, die maximale Auslenkung in den beiden Umkehrpunkten AMPLITUDE. Die Ruhelage oder Gleichgewichtslage ist die Position, die der Oszillator einnimmt, wenn er nicht zum Schwingen gebracht wurde. Sie wird auch Nulldurchgang genannt. Als Schwingungsdauer T der Schwingung bezeichnen wir die Zeit, die für eine vollständige Schwingung vergeht. Das ist die Zeit, die zwischen zwei gleichen Schwingungszuständen – Position UND Bewegungsrichtung – des Pendelkörpers vergeht. Aufgrund der rücktreibenden Kraft bewegt sich der Pendelkörper nach Auslenkung in Richtung Ruhelage. Aufgrund seiner Trägheit bewegt sich der Pendelkörper durch die Ruhelage hindurch zum anderen Umkehrpunkt. Und wie läufts im Anschubsbusiness? Definitiv besser.