App öffnen

Fächer

Harmonische und Nicht-Harmonische Schwingungen: Einfache Erklärungen und Beispiele

Öffnen

155

0

user profile picture

Jenny

15.5.2021

Physik

Harmonische Schwingungen

Harmonische und Nicht-Harmonische Schwingungen: Einfache Erklärungen und Beispiele

Harmonische Schwingungen sind ein grundlegendes Konzept in der Physik, das durch sinusförmige Bewegungen charakterisiert wird. Diese Schwingungen folgen einem linearen Kraftgesetz und zeigen periodisches Verhalten. Eigenschaften harmonische Schwingungen sinus Funktionen sind zentral für das Verständnis vieler natürlicher und technischer Phänomene.

  • Harmonische Schwingungen werden durch Sinus- oder Kosinusfunktionen beschrieben
  • Das Zeit-Ort-Gesetz, Zeit-Geschwindigkeits-Gesetz und Zeit-Beschleunigungs-Gesetz sind wichtige mathematische Beschreibungen
  • Federpendel und Fadenpendel sind klassische Beispiele für harmonische Schwingungssysteme
  • Energie, Amplitude, Frequenz und Periodendauer sind zentrale Größen
  • Das Zeigermodell bietet eine visuelle Darstellung der Schwingungsbewegung
  • Elektromagnetische Schwingungen folgen ähnlichen Prinzipien wie mechanische Schwingungen
...

15.5.2021

5713

harmonische Schwingung
Eigenschaften harmonische Schwingungen
->s(t)= Ŝ• Sin (wit)
●
• können mit sinus bzw. nosinus Funktionen
beschrieben

Öffnen

Spring Pendulum and Simple Pendulum

This page discusses two important examples of harmonic oscillation: the spring pendulum and the simple pendulum.

For a spring pendulum, the equation of motion is derived from Newton's second law and Hooke's law:

ma = -Ds m • s''(t) = -D • s(t) m • ω² = D

From this, we can derive the period of oscillation: T = 2π • √(m/D)

Example: For a horizontal spring pendulum, the period is given by T = 2π • √(m/D), where m is the mass and D is the spring constant.

For a simple pendulum, the equation of motion is derived from the gravitational force component tangent to the arc of motion:

m • g • (s/L) = D • s m • g / L = D

This leads to the period formula for small oscillations: T = 2π • √(L/g)

Highlight: The period of a simple pendulum for small oscillations is independent of the mass and depends only on the length of the pendulum and the acceleration due to gravity.

Both these systems demonstrate harmonic oscillation examples and can be used to solve harmonic oscillation problems involving frequency and amplitude.

harmonische Schwingung
Eigenschaften harmonische Schwingungen
->s(t)= Ŝ• Sin (wit)
●
• können mit sinus bzw. nosinus Funktionen
beschrieben

Öffnen

Harmonic Oscillation Parameters and Zeigermodell

This page introduces important parameters of harmonic oscillation and the Zeigermodell (pointer model) for visualization.

Key parameters include:

  • Amplitude (A) in meters
  • Frequency (f) in Hertz (Hz)
  • Period (T) in seconds
  • Angular frequency (ω) in radians per second

Vocabulary: The Zeigermodell is a visual representation of harmonic oscillation using a rotating pointer.

Useful conversions for units are provided, such as milli (10⁻³), micro (10⁻⁶), nano (10⁻⁹), kilo (10³), mega (10⁶), and giga (10⁹).

Maximum values for displacement, velocity, and acceleration are derived:

  • s = Ŝ (maximum displacement)
  • v = Ŝ • ω (maximum velocity)
  • a = Ŝ • ω² (maximum acceleration)

Highlight: The relationship between maximum acceleration and velocity is given by â = v² • ω.

The Zeigermodell illustrates how the projection of circular motion corresponds to harmonic oscillation, providing a visual aid for understanding phase relationships and maximum values.

harmonische Schwingung
Eigenschaften harmonische Schwingungen
->s(t)= Ŝ• Sin (wit)
●
• können mit sinus bzw. nosinus Funktionen
beschrieben

Öffnen

Energy in Harmonic Oscillation and Zeigermodell Applications

This page focuses on the energy aspects of harmonic oscillation and further applications of the Zeigermodell.

The total energy of a harmonic oscillator is constant and can be expressed as: E = ½ • D • Ŝ² = ½ • m • v²

Example: In a spring system, the energy can be calculated using E = ½ • D • Ŝ², where D is the spring constant and Ŝ is the amplitude.

For electromagnetic oscillations, the energy is given by: E = ½ • C • U² = ½ • L • I², where C is capacitance, U is voltage, L is inductance, and I is current.

The Zeigermodell is used to visualize various aspects of harmonic oscillation:

  • Amplitude corresponds to the length of the pointer
  • Period is represented by one complete rotation
  • Displacement is shown by the x-coordinate of the pointer tip
  • Phase is indicated by the angle of the pointer

Highlight: The Zeigermodell provides a visual representation of how displacement, velocity, and acceleration change throughout the oscillation cycle.

Different phases of oscillation are associated with specific angles:

  • 0° or 360°: equilibrium position
  • 90°: maximum positive displacement
  • 180°: equilibrium position (opposite direction)
  • 270°: maximum negative displacement

This model helps in understanding the relationships between different oscillation parameters and their changes over time.

harmonische Schwingung
Eigenschaften harmonische Schwingungen
->s(t)= Ŝ• Sin (wit)
●
• können mit sinus bzw. nosinus Funktionen
beschrieben

Öffnen

Electromagnetic Oscillations

This page discusses electromagnetic oscillations, drawing parallels between mechanical and electrical systems.

Key analogies between mechanical and electrical oscillations:

  • Voltage (U) corresponds to force (F)
  • Current (I) corresponds to velocity (v)
  • Charge (Q) corresponds to displacement (s)
  • Capacitance (C) corresponds to the inverse of spring constant (1/D)
  • Inductance (L) corresponds to mass (m)

Vocabulary: In electromagnetic oscillations, inductance (L) plays a role analogous to mass in mechanical systems, while capacitance (C) is analogous to the inverse of spring constant.

The equations for charge, current, and voltage in an electromagnetic oscillation are similar to those for displacement, velocity, and acceleration in mechanical oscillations:

Q(t) = Q̂ • sin(ωt) I(t) = Q̂ • ω • cos(ωt) U(t) = -Q̂ • ω² • sin(ωt) / C

Example: In an electromagnetic oscillation, the charge varies sinusoidally as Q(t) = Q̂ • sin(ωt), similar to the displacement in a mechanical oscillation.

The differential equation for an electromagnetic oscillation is: Q''(t) + (1/LC) • Q(t) = 0

This equation is analogous to the differential equation for mechanical harmonic oscillation, highlighting the similarities between the two systems.

Highlight: The study of electromagnetic oscillations reveals striking parallels with mechanical oscillations, allowing for similar mathematical treatments and insights.

Understanding these analogies helps in analyzing and solving problems related to electromagnetic oscillation examples and electromagnetic oscillation definitions in various applications.

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

Knowunity wurde bei Apple als "Featured Story" ausgezeichnet und hat die App-Store-Charts in der Kategorie Bildung in Deutschland, Italien, Polen, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich regelmäßig angeführt. Werde noch heute Mitglied bei Knowunity und hilf Millionen von Schüler:innen auf der ganzen Welt.

Ranked #1 Education App

Laden im

Google Play

Laden im

App Store

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

4.9+

Durchschnittliche App-Bewertung

20 M

Schüler:innen lieben Knowunity

#1

In Bildungs-App-Charts in 17 Ländern

950 K+

Schüler:innen haben Lernzettel hochgeladen

Immer noch nicht überzeugt? Schau dir an, was andere Schüler:innen sagen...

iOS User

Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Philipp, iOS User

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

 

Physik

5.713

15. Mai 2021

5 Seiten

Harmonische und Nicht-Harmonische Schwingungen: Einfache Erklärungen und Beispiele

user profile picture

Jenny

@jenny.mllr_

Harmonische Schwingungen sind ein grundlegendes Konzept in der Physik, das durch sinusförmige Bewegungen charakterisiert wird. Diese Schwingungen folgen einem linearen Kraftgesetz und zeigen periodisches Verhalten. Eigenschaften harmonische Schwingungen sinus Funktionen sind zentral für das Verständnis vieler natürlicher und technischer Phänomene.

... Mehr anzeigen
harmonische Schwingung
Eigenschaften harmonische Schwingungen
->s(t)= Ŝ• Sin (wit)
●
• können mit sinus bzw. nosinus Funktionen
beschrieben

Melde dich an, um den Inhalt freizuschaltenEs ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Verbessere deine Noten

Werde Teil der Community

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Spring Pendulum and Simple Pendulum

This page discusses two important examples of harmonic oscillation: the spring pendulum and the simple pendulum.

For a spring pendulum, the equation of motion is derived from Newton's second law and Hooke's law:

ma = -Ds m • s''(t) = -D • s(t) m • ω² = D

From this, we can derive the period of oscillation: T = 2π • √(m/D)

Example: For a horizontal spring pendulum, the period is given by T = 2π • √(m/D), where m is the mass and D is the spring constant.

For a simple pendulum, the equation of motion is derived from the gravitational force component tangent to the arc of motion:

m • g • (s/L) = D • s m • g / L = D

This leads to the period formula for small oscillations: T = 2π • √(L/g)

Highlight: The period of a simple pendulum for small oscillations is independent of the mass and depends only on the length of the pendulum and the acceleration due to gravity.

Both these systems demonstrate harmonic oscillation examples and can be used to solve harmonic oscillation problems involving frequency and amplitude.

harmonische Schwingung
Eigenschaften harmonische Schwingungen
->s(t)= Ŝ• Sin (wit)
●
• können mit sinus bzw. nosinus Funktionen
beschrieben

Melde dich an, um den Inhalt freizuschaltenEs ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Verbessere deine Noten

Werde Teil der Community

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Harmonic Oscillation Parameters and Zeigermodell

This page introduces important parameters of harmonic oscillation and the Zeigermodell (pointer model) for visualization.

Key parameters include:

  • Amplitude (A) in meters
  • Frequency (f) in Hertz (Hz)
  • Period (T) in seconds
  • Angular frequency (ω) in radians per second

Vocabulary: The Zeigermodell is a visual representation of harmonic oscillation using a rotating pointer.

Useful conversions for units are provided, such as milli (10⁻³), micro (10⁻⁶), nano (10⁻⁹), kilo (10³), mega (10⁶), and giga (10⁹).

Maximum values for displacement, velocity, and acceleration are derived:

  • s = Ŝ (maximum displacement)
  • v = Ŝ • ω (maximum velocity)
  • a = Ŝ • ω² (maximum acceleration)

Highlight: The relationship between maximum acceleration and velocity is given by â = v² • ω.

The Zeigermodell illustrates how the projection of circular motion corresponds to harmonic oscillation, providing a visual aid for understanding phase relationships and maximum values.

harmonische Schwingung
Eigenschaften harmonische Schwingungen
->s(t)= Ŝ• Sin (wit)
●
• können mit sinus bzw. nosinus Funktionen
beschrieben

Melde dich an, um den Inhalt freizuschaltenEs ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Verbessere deine Noten

Werde Teil der Community

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Energy in Harmonic Oscillation and Zeigermodell Applications

This page focuses on the energy aspects of harmonic oscillation and further applications of the Zeigermodell.

The total energy of a harmonic oscillator is constant and can be expressed as: E = ½ • D • Ŝ² = ½ • m • v²

Example: In a spring system, the energy can be calculated using E = ½ • D • Ŝ², where D is the spring constant and Ŝ is the amplitude.

For electromagnetic oscillations, the energy is given by: E = ½ • C • U² = ½ • L • I², where C is capacitance, U is voltage, L is inductance, and I is current.

The Zeigermodell is used to visualize various aspects of harmonic oscillation:

  • Amplitude corresponds to the length of the pointer
  • Period is represented by one complete rotation
  • Displacement is shown by the x-coordinate of the pointer tip
  • Phase is indicated by the angle of the pointer

Highlight: The Zeigermodell provides a visual representation of how displacement, velocity, and acceleration change throughout the oscillation cycle.

Different phases of oscillation are associated with specific angles:

  • 0° or 360°: equilibrium position
  • 90°: maximum positive displacement
  • 180°: equilibrium position (opposite direction)
  • 270°: maximum negative displacement

This model helps in understanding the relationships between different oscillation parameters and their changes over time.

harmonische Schwingung
Eigenschaften harmonische Schwingungen
->s(t)= Ŝ• Sin (wit)
●
• können mit sinus bzw. nosinus Funktionen
beschrieben

Melde dich an, um den Inhalt freizuschaltenEs ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Verbessere deine Noten

Werde Teil der Community

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Electromagnetic Oscillations

This page discusses electromagnetic oscillations, drawing parallels between mechanical and electrical systems.

Key analogies between mechanical and electrical oscillations:

  • Voltage (U) corresponds to force (F)
  • Current (I) corresponds to velocity (v)
  • Charge (Q) corresponds to displacement (s)
  • Capacitance (C) corresponds to the inverse of spring constant (1/D)
  • Inductance (L) corresponds to mass (m)

Vocabulary: In electromagnetic oscillations, inductance (L) plays a role analogous to mass in mechanical systems, while capacitance (C) is analogous to the inverse of spring constant.

The equations for charge, current, and voltage in an electromagnetic oscillation are similar to those for displacement, velocity, and acceleration in mechanical oscillations:

Q(t) = Q̂ • sin(ωt) I(t) = Q̂ • ω • cos(ωt) U(t) = -Q̂ • ω² • sin(ωt) / C

Example: In an electromagnetic oscillation, the charge varies sinusoidally as Q(t) = Q̂ • sin(ωt), similar to the displacement in a mechanical oscillation.

The differential equation for an electromagnetic oscillation is: Q''(t) + (1/LC) • Q(t) = 0

This equation is analogous to the differential equation for mechanical harmonic oscillation, highlighting the similarities between the two systems.

Highlight: The study of electromagnetic oscillations reveals striking parallels with mechanical oscillations, allowing for similar mathematical treatments and insights.

Understanding these analogies helps in analyzing and solving problems related to electromagnetic oscillation examples and electromagnetic oscillation definitions in various applications.

harmonische Schwingung
Eigenschaften harmonische Schwingungen
->s(t)= Ŝ• Sin (wit)
●
• können mit sinus bzw. nosinus Funktionen
beschrieben

Melde dich an, um den Inhalt freizuschaltenEs ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Verbessere deine Noten

Werde Teil der Community

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Harmonic Oscillation Fundamentals

Harmonic oscillation is defined by a sinusoidal oscillation where the restoring force is proportional to the displacement from equilibrium. This relationship is described by the linear force law: F = -D•s, where D is the positive spring constant and the negative sign indicates that the force always opposes the displacement.

Definition: A harmonic oscillation is a sinusoidal oscillation where the restoring force is proportional to the displacement from equilibrium, following the linear force law F = -D•s.

The time-displacement law for harmonic oscillation is given by s(t) = Ŝ • sin(ωt), where Ŝ is the amplitude and ω is the angular frequency. This equation forms the basis for deriving the velocity and acceleration equations through differentiation.

Highlight: The time-displacement law s(t) = Ŝ • sin(ωt) is fundamental to understanding harmonic oscillation and deriving related equations.

To calculate specific points in time, one can use these equations by inserting the time value and then applying it to the differential equation of motion.

Example: To find the velocity at a specific time t, use v(t) = Ŝ • ω • cos(ωt) and input the given time value.

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Schüler:innen lieben uns — und du wirst es auch.

4.9/5

App Store

4.8/5

Google Play

Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

iOS user

Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

iOS user