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Harmonische Schwingung: Federpendel, Schwingkreis und mehr

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Sarah Brixner

24.11.2021

Physik

horizontales Federpendel und Schwingkreis

Harmonische Schwingung: Federpendel, Schwingkreis und mehr

Ein umfassender Überblick über harmonische Schwingungen und Wellen in der Physik, mit Fokus auf Federpendel, gedämpfte Schwingungen und elektromagnetische Schwingkreise.

  • Erklärung der Federpendel (Bewegungsgleichung) und ihrer harmonischen Schwingung
  • Analyse der Energieumwandlung bei Federpendeln und gedämpften Schwingungen
  • Beschreibung des elektromagnetischen Schwingkreises und seiner Komponenten
  • Einführung in mechanische Wellen und ihre Ausbreitung in verschiedenen Medien
  • Darstellung wichtiger Wellenparameter wie Frequenz, Amplitude und Wellenlänge
...

24.11.2021

790

Physik Klausur
Federpendel
T• 2π√ Immer wenn die Rückstellkraft FR proportional & entgegengesetzt zur Auslenkung s ist, ergibt sich eine Sin

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Energieerhaltung und elektromagnetischer Schwingkreis

Die zweite Seite vertieft das Konzept der Energieerhaltung bei gedämpften Schwingungen und führt den elektromagnetischen Schwingkreis ein. Bei gedämpften Schwingungen nimmt die Gesamtenergie ab, aber unter Berücksichtigung der in Wärme umgewandelten Energie bleibt sie konstant.

Vocabulary: Gedämpfte harmonische Schwingung Formel: stt = s₀ e^δt-δt cosωtωt, wobei δ der Dämpfungskoeffizient ist.

Der elektromagnetische Schwingkreis Aufbau wird detailliert beschrieben. Er besteht aus einem Kondensator, einer Spule und einem Schalter. Die Funktionsweise wird Schritt für Schritt erklärt, von der Aufladung des Kondensators bis zur Entladung über die Spule und dem anschließenden Wechsel der Stromrichtung.

Highlight: Der elektromagnetische Schwingkreis gedämpft zeigt einen ähnlichen Verlauf wie eine mechanische gedämpfte Schwingung, wobei Spannung und Stromstärke mit der Zeit abnehmen.

Example: Eine elektromagnetischer Schwingkreis Anwendung findet sich in Radiosendern und -empfängern, wo sie zur Erzeugung und Filterung von Hochfrequenzsignalen verwendet werden.

Die Energieumwandlung im Schwingkreis wird erläutert, wobei die Energie zwischen dem elektrischen Feld des Kondensators und dem magnetischen Feld der Spule hin- und herwechselt.

Physik Klausur
Federpendel
T• 2π√ Immer wenn die Rückstellkraft FR proportional & entgegengesetzt zur Auslenkung s ist, ergibt sich eine Sin

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Mechanische Wellen und ihre Entstehung

Die dritte Seite widmet sich den mechanischen Wellen und ihren Grundvoraussetzungen. Es wird erklärt, dass für die Entstehung einer Welle ein schwingender Körper und ein Medium zur Ausbreitung notwendig sind.

Definition: Eine mechanische Welle ist eine Störung, die sich durch ein Medium ausbreitet und dabei Energie transportiert, ohne dass das Medium selbst transportiert wird.

Verschiedene Beispiele für Wellenerzeugung werden vorgestellt, darunter ein Federpendel, das Wasserwellen erzeugt, und eine Stimmgabel, die Schallwellen in der Luft anregt.

Highlight: Die Kopplung zwischen den Teilchen im Medium ist entscheidend für die Wellenausbreitung. Diese Kopplung ermöglicht es, dass die Schwingung von einem Teilchen zum nächsten übertragen wird.

Example: Ein Beispiel für eine gedämpfte Schwingung Fadenpendel ist ein an einem Faden aufgehängtes Gewicht, das in Luft schwingt. Die Amplitude nimmt aufgrund von Luftwiderstand und Reibung am Aufhängepunkt allmählich ab.

Die Seite betont die Wichtigkeit des Mediums für die Wellenausbreitung und erklärt, wie die Schwingung eines Erregers sich durch das gekoppelte Medium fortpflanzt.

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Federpendel
T• 2π√ Immer wenn die Rückstellkraft FR proportional & entgegengesetzt zur Auslenkung s ist, ergibt sich eine Sin

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Wellenparameter und mathematische Beschreibung

Die vierte Seite konzentriert sich auf die mathematische Beschreibung von Wellen und ihre charakteristischen Parameter. Es wird eine Momentaufnahme einer Welle präsentiert und erklärt, wie sich die Auslenkung der Teilchen entlang der Welle verändert.

Vocabulary: Schwingungsdauer Federpendel: Die Zeit T, die ein Federpendel für eine vollständige Schwingung benötigt.

Die wichtigsten Wellenparameter werden eingeführt und definiert:

  • Frequenz ff: Anzahl der Schwingungen pro Sekunde
  • Amplitude SS: Maximale Auslenkung der Schwingung
  • Wellenlänge λλ: Abstand zwischen zwei benachbarten Wellenbergen oder -tälern
  • Ausbreitungsgeschwindigkeit cc: Geschwindigkeit, mit der sich die Welle im Medium fortbewegt

Highlight: Die Beziehung zwischen Wellenlänge, Frequenz und Ausbreitungsgeschwindigkeit wird durch die Formel c = λ · f ausgedrückt.

Die Seite zeigt auch den zeitlichen Verlauf eines Schwingers an einem festen Ort und erklärt, wie sich die Welle im Medium ausbreitet.

Example: Ein Beispiel für einen offenen Schwingkreis ist eine Antenne, die elektromagnetische Wellen abstrahlt oder empfängt.

Abschließend werden die verschiedenen physikalischen Größen und ihre Einheiten aufgelistet, die für die Beschreibung von Wellen und Schwingungen relevant sind, wie Induktivität, Stromstärke, Spannung und die bereits genannten Wellenparameter.

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Physik

790

24. Nov. 2021

4 Seiten

Harmonische Schwingung: Federpendel, Schwingkreis und mehr

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Sarah Brixner

@sarahbrixner

Ein umfassender Überblick über harmonische Schwingungen und Wellen in der Physik, mit Fokus auf Federpendel, gedämpfte Schwingungen und elektromagnetische Schwingkreise.

  • Erklärung der Federpendel (Bewegungsgleichung) und ihrer harmonischen Schwingung
  • Analyse der Energieumwandlung bei Federpendeln und gedämpften Schwingungen
  • Beschreibung des elektromagnetischen Schwingkreises... Mehr anzeigen

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Energieerhaltung und elektromagnetischer Schwingkreis

Die zweite Seite vertieft das Konzept der Energieerhaltung bei gedämpften Schwingungen und führt den elektromagnetischen Schwingkreis ein. Bei gedämpften Schwingungen nimmt die Gesamtenergie ab, aber unter Berücksichtigung der in Wärme umgewandelten Energie bleibt sie konstant.

Vocabulary: Gedämpfte harmonische Schwingung Formel: stt = s₀ e^δt-δt cosωtωt, wobei δ der Dämpfungskoeffizient ist.

Der elektromagnetische Schwingkreis Aufbau wird detailliert beschrieben. Er besteht aus einem Kondensator, einer Spule und einem Schalter. Die Funktionsweise wird Schritt für Schritt erklärt, von der Aufladung des Kondensators bis zur Entladung über die Spule und dem anschließenden Wechsel der Stromrichtung.

Highlight: Der elektromagnetische Schwingkreis gedämpft zeigt einen ähnlichen Verlauf wie eine mechanische gedämpfte Schwingung, wobei Spannung und Stromstärke mit der Zeit abnehmen.

Example: Eine elektromagnetischer Schwingkreis Anwendung findet sich in Radiosendern und -empfängern, wo sie zur Erzeugung und Filterung von Hochfrequenzsignalen verwendet werden.

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Mechanische Wellen und ihre Entstehung

Die dritte Seite widmet sich den mechanischen Wellen und ihren Grundvoraussetzungen. Es wird erklärt, dass für die Entstehung einer Welle ein schwingender Körper und ein Medium zur Ausbreitung notwendig sind.

Definition: Eine mechanische Welle ist eine Störung, die sich durch ein Medium ausbreitet und dabei Energie transportiert, ohne dass das Medium selbst transportiert wird.

Verschiedene Beispiele für Wellenerzeugung werden vorgestellt, darunter ein Federpendel, das Wasserwellen erzeugt, und eine Stimmgabel, die Schallwellen in der Luft anregt.

Highlight: Die Kopplung zwischen den Teilchen im Medium ist entscheidend für die Wellenausbreitung. Diese Kopplung ermöglicht es, dass die Schwingung von einem Teilchen zum nächsten übertragen wird.

Example: Ein Beispiel für eine gedämpfte Schwingung Fadenpendel ist ein an einem Faden aufgehängtes Gewicht, das in Luft schwingt. Die Amplitude nimmt aufgrund von Luftwiderstand und Reibung am Aufhängepunkt allmählich ab.

Die Seite betont die Wichtigkeit des Mediums für die Wellenausbreitung und erklärt, wie die Schwingung eines Erregers sich durch das gekoppelte Medium fortpflanzt.

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Wellenparameter und mathematische Beschreibung

Die vierte Seite konzentriert sich auf die mathematische Beschreibung von Wellen und ihre charakteristischen Parameter. Es wird eine Momentaufnahme einer Welle präsentiert und erklärt, wie sich die Auslenkung der Teilchen entlang der Welle verändert.

Vocabulary: Schwingungsdauer Federpendel: Die Zeit T, die ein Federpendel für eine vollständige Schwingung benötigt.

Die wichtigsten Wellenparameter werden eingeführt und definiert:

  • Frequenz ff: Anzahl der Schwingungen pro Sekunde
  • Amplitude SS: Maximale Auslenkung der Schwingung
  • Wellenlänge λλ: Abstand zwischen zwei benachbarten Wellenbergen oder -tälern
  • Ausbreitungsgeschwindigkeit cc: Geschwindigkeit, mit der sich die Welle im Medium fortbewegt

Highlight: Die Beziehung zwischen Wellenlänge, Frequenz und Ausbreitungsgeschwindigkeit wird durch die Formel c = λ · f ausgedrückt.

Die Seite zeigt auch den zeitlichen Verlauf eines Schwingers an einem festen Ort und erklärt, wie sich die Welle im Medium ausbreitet.

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Federpendel und harmonische Schwingungen

Die erste Seite befasst sich mit den Grundlagen des Federpendels und der harmonischen Schwingung. Es wird erklärt, dass eine harmonische Schwingung entsteht, wenn die Rückstellkraft proportional und entgegengesetzt zur Auslenkung ist. Die Federpendel BewegungsgleichungBewegungsgleichung wird vorgestellt, die die Bewegung des Pendels beschreibt.

Definition: Eine harmonische Schwingung ist eine sinusförmige Bewegung, die entsteht, wenn die Rückstellkraft proportional und entgegengesetzt zur Auslenkung ist.

Die Frequenz Federpendel Formel T = 2π√m/Dm/D wird eingeführt, wobei m die Masse und D die Federkonstante ist. Diese Formel ist entscheidend für die Berechnung der Schwingungsdauer.

Highlight: Die Federpendel Energieumwandlung wird anhand verschiedener Positionen des Pendels erläutert. An den Umkehrpunkten ist die potentielle Energie maximal und die kinetische Energie null, während in der Ruhelage das Gegenteil der Fall ist.

Die Seite geht auch auf gedämpfte Schwingungen ein und vergleicht sie mit idealisierten Schwingungen. Bei gedämpften Schwingungen nimmt die Amplitude mit der Zeit ab, was auf Energieverluste durch Reibung zurückzuführen ist.

Example: Ein Beispiel für eine gedämpfte Schwingung im Alltag ist ein schwingendes Pendel, das aufgrund von Luftwiderstand langsam zum Stillstand kommt.

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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

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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

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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.

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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

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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.

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Lena M

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Timo S

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Sudenaz Ocak

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Greenlight Bonnie

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Julia S

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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

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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

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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

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