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

1. Bestimme die Resonanzkurve und stelle sie graphisch dar unter Benutzung der Dämpfungswerte aus A.
2. 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