Wellenbewegung

Ausbreitung einer periodisch erregten, fortlaufenden Transversalwelle

Erzwungene Schwingungen - Pohlsches Pendel

Prinzip Bei einem frei schwingenden System nimmt die Amplitude der Schwingung aufgrund der Dämpfung allmählich ab. Wird die Schwingung jedoch durch ein externes periodisches Drehmoment  angeregt, ist die Amplitide von der Frequenz des externen Erregers und der Dämpfung abhängig. Die Eigenfrequenzen der freien Schwingung sowie die Resonanzkurven der erzwungenen Schwingung sollen für verschiedene Dämpfungswerte bestimmt werden. Dafür werden die Schwingungen mit dem Interface System in Verbindung mit dem Bewegungssensor aufgezeichnet.

Erzwungene Schwingungen - Pohlsches Pendel mit measure Dynamics

Prinzip Wenn einem oszillierenden System erlaubt wird, frei zu schwingen, wird beobachtet, dass die Abnahme aufeinanderfolgender Maximalamplituden stark von der Dämpfung abhängig ist. Wenn das oszillierende System von einer externen Drehschwingung zum Schwingen angeregt wird, beobachten wir, dass die Amplitude in einem stationären Zustand eine Funktion der Frequenz und der Amplitude der externen, periodischen Drehschwingung und der Dämpfung ist. Im Folgenden wird die charakteristische Frequenz der freien Oszillation sowie die Resonanzkurve einer erzwungenen Schwingung bestimmt. Aufgaben A. Freie Schwingung 1. Bestimme die Schwingungsdauer und die charakteristische Frequenz für den ungedämpften Fall. 2. Bestimme die Schwingungsdauer und die entsprechenden charakteristischen Frequenzen für verschiedene Dämpfungswerte. Die entsprechenden Verhältnisse von Dämpfung, Dämpfungskonstante und logarithmischem Dekrement werden berechnet. 3. Realisiere den aperiodischen Fall und den Kriechfall. B. Erzwungene Schwingung 4. Bestimme die Resonanzkurve und stelle sie graphisch dar unter Benutzung der Dämpfungswerte aus A. ◦ Beobachte die Phasendifferenz zwischen dem Drehpendel und der stimulierenden, externen Drehung für einen kleinen Dämpfungswert bei verschiedenen Anregungsfrequenzen. Lernziele • Winkelgeschwindigkeit • charakteristische Frequenz • Resonanzfrequenz • Drehpendel • Drehschwingung • Rückstellmoment • gedämpfte/ungedämpfte freie Schwingung • erzwungene Schwingung • Verhältnis von Dämpfung/Abnahme • konstante Dämpfung • logarithmisches Dekrement • aperiodischer Fall • Kriechfall

Gekoppelte Pendel mit measure Dynamics

Prinzip Zwei gleiche Gravitationspendel mit einer bestimmten charakteristischen Frequenz werden über eine "weiche" Spiralfeder miteinander gekoppelt. Die Amplituden beider Pendel werden als Funktion der Zeit aufgezeichnet. Die Kopplungsfaktoren werden über verschiedene Methoden bestimmt. Anschließend werden die Ortspunkte der Schwingung in das Video eingeblendet. Vorteile • Großer stabiler Aufbau, sowohl geeignet für Demonstrationsversuche als auch für das Praktikum • Messwerterfassung in Echtzeit zur gleichzeitigen Bestimmung der Schwingungen beider Pendel • Einfache Messung und Auswertung mit der Bewegungserfassungs-Software Vorteile • Großer stabiler Aufbau, sowohl geeignet für Demonstrationsversuche als auch für das Praktikum • Messwerterfassung in Echtzeit zur gleichzeitigen Bestimmung der Schwingungen beider Pendel • Einfache Messung und Auswertung mit der Bewegungserfassungs-Software

Interferenz und Beugung von Wasserwellen mit dem Wasserwellengerät

Prinzip Es werden gleichzeitig an mehreren Stellen kreisförmige Wasserwellen erzeugt und das sich ergebende Interferenzmuster beobachtet. Durch Erhöhung der Anzahl der interferierenden Kreiswellen kann das Huygens'sche Prinzip veranschaulicht werden. Mit Hilfe von ebenen Wellen werden Beugungsphänomene an verschiedenen Hindernissen (Spalt, Kante, Doppelspalt usw.) untersucht. In einem weiteren Experiment kann das Prinzip der phasengesteuerten Antennen gezeigt werden. Um dies zu erreichen werden zwei Kreiswellen erzeugt und das Interferenzmuster wird beobachtet während man die Phasenlage des einen Erregers im Verhältnis zum anderen ändert. Vorteile • die Gesetzmäßigkeiten bei Wellenphänomenen sehen und verstehen • Wasser marsch, und los - Kompaktgerät macht schnellen einfachen Aufbau möglich • die helle grüne LED erlaubt auch Demonstrationsexperimente

PHYWE Wasserwellengerät mit LED-Lichtquelle, komplett

Funktion und Verwendung Einfach aus dem Schrank holen, Wasser einfüllen und loslegen! In der Neuauflage jetzt noch einfacher in der Bedienung und noch besser in der Funktionalität - sehr gute Ergebnisse in kürzerer Zeit! Zusätzlich nahezu geräuschlos im Betrieb! Vorteile • Reflexionsfreie Wellenwanne auf justierbaren Stellfüßen • 3-Punkt-Justage • Amplituden- und frequenzvariables Erregersystem • Stroboskop zur synchronen oder "slow-motion"-Darstellung der Wellen • Nahezu geräuschloser Betrieb • Gleichzeitige LED-Anzeige von: Frequenz, Amplitude, Phasenverschiebung und Beleuchtungsart • Die Steuerung aller Parameter findet über das auf der Oberseite befindliche Tastenfeld statt • Projektion auf transparenten Arbeitstisch zur verzerrungsfreien Abbildung des Wellenbildes • Grüne Hochleistungs-LED für brilliante Bildwiedergabe • Einfache Auswertung des Wellenbildes im Praktikum auch durch einfaches Auflegen eines Blattes auf den Tisch möglich

Resonanz und Eigenfrequenz zweier Stimmgabeln

Prinzip Eine Stimmgabel, die zum Klingen gebracht wird, kann auch eine andere Stimmgabel zum Schwingen anregen. Dieser Vorgang heißt Resonanz. Resonanz kann auch bei einem Pendel beobachtet werden, wenn es mit der richtigen Frequenz angeregt wird. Vorteile • Übersichtlicher und einfacher Aufbau • Erreichung eines elementaren Lernziels mit wenig Aufwand

Variables g-Pendel

Prinzip Untersucht wird das Schwingungsverhalten eines Pendels (Stangenpendel) bei unterschiedlichen Schwingungsdauern und somit unterschiedlich großer Wirkung der Erdbeschleunigung. Das verwendete Pendel ist so konstruiert, dass seine Schwingungebene zunehmend von einer vertikalen - in eine horizontale Position gedreht werden kann. Der Winkel F, der die Abweichung der Schwingungsebene von ihrer normalen vertikalen Position angibt, kann hierbei an einer Skala abgelesen werden. Aufgaben 1. Messung der Schwingungsdauer des Pendels als Funktion des Neigungswinkels F der Schwingungsebene bei zwei unterschiedlichen Pendellängen. 2. Graphische Analyse der gemessenen Zusammenhänge und Vergleich mit den theoretischen Kurven, die mit dem Messwert bei F = 0 standardisiert worden sind. 3. Berechnung der effektiven Pendellänge l für die angenommene Erdbeschleunigung. Vergleich dieses Wertes mit dem Abstand zwischen dem Drehpunkt des Pendels und dem Schwerpunkt des Pendelgewichtes. 4. Auf der Mondoberfläche beträgt die "Mondbeschleunigung" gm lediglich 16,6 % der Erdbeschleunigung. Berechne den Winkel F, der beim Versuchsaufbau eingestellt werden muss, damit der Pendel so schwingt, als schwinge er in senkrechter Position auf dem Mond und nimm die Anpassung am Versuchsaufbau vor. Vergleiche die gemessene Schwingungsdauer mit der erechneten.