Mathematische Beschreibung von Schwingungen
Diese Seite behandelt die mathematische Beschreibung von harmonischen Schwingungen und deren Zusammenhang mit der Kreisbewegung. Die Auslenkung yt einer harmonischen Schwingung lässt sich durch eine Sinusfunktion beschreiben:
Example: yt = y_max · sinωt
Dabei ist y_max die Amplitude der Schwingung und ω die Kreisfrequenz.
Die Ableitungen dieser Funktion ergeben Geschwindigkeit und Beschleunigung:
vt = y_max · ω · cosωt
at = -y_max · ω² · sinωt
Highlight: Die maximale Beschleunigung einer harmonischen Schwingung beträgt a_max = ω² · y_max.
Für Federschwinger und Fadenpendel werden spezifische Formeln für die Periodendauer angegeben:
Formula: Federpendel: T = 2π · √m/D
Formula: Fadenpendel: T = 2π · √l/g
Dabei ist m die Masse, D die Federkonstante, l die Pendellänge und g die Erdbeschleunigung.
Example: Ein Federpendel mit m = 200g und einer Auslenkung von 9cm hat eine Periodendauer von T = 0,49s.
Diese mathematischen Beschreibungen sind grundlegend für die Analyse und Berechnung von Schwingungen in der Physik.