Akustik

Akustischer Doppler-Effekt

Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 22 Versuchen zu den Themen Schallerzeugung, -ausbreitung und -wahrnehmung, Schwingungen und Wellen • Besonders geeignet für den Einstiegsthema in die Physik im Allgemeinen • Mit anschaulichem Schülerarbeitsblatt • Mit detaillierten Lehrerinformationen • Besonders geeignet bei knapper Zeitplanung, da minimale Vorbereitungszeit

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

Frequenzbestimmung durch Schwebung

Prinzip Schwebungen treten auf, wenn zwei Töne annähernd die gleiche Frequenz haben. Wenn eine Frequenz bekannt ist, kann man die andere Frequenz durch Analyse der Schwebung bestimmen. In diesem Experiment bestimmen die Schüler die Frequenz einer verstimmten Stimmgabel, indem sie die Frequenz der Schwebung mit einer zweiten Stimmgabel messen. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 22 Versuchen zu den Themen Schallerzeugung, -ausbreitung und -wahrnehmung, Schwingungen und Wellen • Besonders geeignet für den Einstiegsthema in die Physik im Allgemeinen • Mit anschaulichem Schülerarbeitsblatt • Mit detaillierten Lehrerinformationen • Besonders geeignet bei knapper Zeitplanung, da minimale Vorbereitungszeit

Gekoppelte Pendel mit Cobra SMARTsense (expert version)

Prinzip Zwei gleich schwere Pendel mit einer bestimmten charakteristischen Frequenz sind durch eine weiche Spiralfeder miteinander verbunden. Die Amplituden beider Pendel werden aufgezeichnet in Abhängigkeit von der Zeit für verschiedene Anregungssarten und verschiedene Kopplungsfaktoren mittels Cobra SMARTsense. Die Kopplungsfaktoren könne mit verschiedenen Methoden bestimmt werden.

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

Harmonische Schwingungen

Prinzip Schallwellen entstehen in der Regel an Orten, an denen ein Medium, z.B. Luft, komprimiert wird und sich anschließend wieder ausdehnen kann. Ursache von Tönen sind sich wiederholende Bewegungen, die man als Schwingungen bezeichnet. In diesem Experiment sollen sich die Schüler mit den Begriffen "Amplitude", "Periodendauer" und "Frequenz" in Zusammenhang mit harmonischen Schwingungen vertraut machen. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 22 Versuchen zu den Themen Schallerzeugung, -ausbreitung und -wahrnehmung, Schwingungen und Wellen • Besonders geeignet für den Einstiegsthema in die Physik im Allgemeinen • Mit anschaulichem Schülerarbeitsblatt • Mit detaillierten Lehrerinformationen • Besonders geeignet bei knapper Zeitplanung, da minimale Vorbereitungszeit

Harmonische Schwingungen von Schraubenfedern, parallel und in Serie gekoppelt mit Cobra SMARTsense

Prinzip Die Federkonstante D ist für die verschiedenen Versuchsanordnungen bestimmt aus der Schwingungsperiode und der abgefederten Masse. (Interface Version)

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

Phasengeschwindigkeit von stehenden Wellen mit Cobra SMARTsense

Prinzip An einem Gummiband mit viereckigem Querschnitt wird mit Hilfe eines Vibrationsgenerators eine linear polarisierte stehende, transversale Welle erzeugt. Die Wellenlänge wird in Abhängigkeit der Anregungsfrequenz bestimmt. Dann wird die Phasengeschwindigkeit der Seilwelle durch Änderung der Zugspannung verändert. Der Zusammenhang zwischen der Phasengeschwindigkeit des Seiles und dem Zug auf das Seil wird untersucht. Mithilfe eines Stroboskops kann die stehende Welle noch eindrucksvoller dargestellt werden.

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