Schulio

Harmonische Schwingungen

Feder- und Fadenpendel, gedämpfte und erzwungene Schwingung.

  • Lektion, Checkliste und 8 Übungsfragen · ca. 40 Min.
  • Thema 12 von 14 im Kurs: Physik 1: Mechanik

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Das lernst du in diesem Thema

  1. Der harmonische Oszillator
  2. Energie und die Universalität kleiner Schwingungen
  3. Fadenpendel und physikalisches Pendel
  4. Selbst ausprobieren: Federschwinger und Fadenpendel berechnen
  5. Komplexe Schreibweise und Überlagerung
  6. Die gedämpfte Schwingung
  7. Kriechfall und aperiodischer Grenzfall
  8. Erzwungene Schwingung
  9. Resonanz in Natur und Technik

Aus den Merksätzen

  • ẍ + ω₀²x = 0 hat die Lösungen x = A·cos(ω₀t + φ); Federpendel ω₀ = √(k/m), Fadenpendel ω₀ = √(g/L) für kleine Winkel.
  • Jedes glatte Potentialminimum gibt kleine harmonische Schwingungen mit k_eff = U″(x₀).
  • Energie E = ½kA², im Mittel je zur Hälfte kinetisch und potentiell.
  • Gedämpft: x = Ae^(−γt)cos(ω_d t + φ) mit ω_d = √(ω₀² − γ²); Güte Q = ω₀/(2γ); aperiodischer Grenzfall bei γ = ω₀.

Die vollständige Lektion, die Checkliste, alle Merksätze und die Übungsfragen mit Erklärung sind Teil des Kurses.

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Dieses Thema ist eines von 14 im Kurs «Physik 1: Mechanik».

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