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Zeit-Orts-Gesetz \[y(t) = \hat y \cdot \sin \left( {\omega \cdot t} \right)\] Zeit-Geschwindigkeits-Gesetz \[v(t) = \hat v \cdot \cos \left( {\omega \cdot t} \right) \Rightarrow v(t) = \hat y \cdot \omega \cdot \cos \left( {\omega \cdot t} \right)\] Zeit-Beschleunigungs-Gesetz \[a(t) = - \hat a \cdot \sin \left( {\omega \cdot t} \right) \Rightarrow a(t) = - \hat y \cdot {\omega ^2} \cdot \sin \left( {\omega \cdot t} \right)\] Bewegungsdiagramme Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Bewegungsdiagramme im nicht verschobenen Fall Entsprechend der drei Bewegungsgesetze kann eine harmonische Schwingung auch in Diagrammform dargestellt werden. Abb. 1 zeigt den einfachsten Fall in dem die Bewegung zum Zeitpunkt \(t=0\) am Ort \(y(t)=0\) ist. Weiter ist die Periodendauer der Bewegung im Diagramm \(T=2\pi\), sodass \(\omega=1\) gilt. Harmonische Schwingungen und stehende Wellen. Du kannst erkennen, dass das Zeit-Geschwindigkeits-Diagramm gegenüber dem Zeit-Orts-Diagramm genau um \(\frac{3}{2}\pi\) nach rechts verschoben ist. Das Zeit-Beschleunigungs-Diagramm ist gegenüber dem Zeit-Orts-Diagramm um genau \(\pi\) verschoben.
Uns soll es nun im Folgenden genau um jene harmonischen Schwingungen bzw. Bewegungen gehen. Doch wie leiten wir die Bewegungsgleichung für derartige ab? Herleitung der Bewegungsgleichung für harmonische Schwingungen Um eine Funktion für die Auslenkung (Elongation) in Abhängigkeit von der Zeit zu finden, stellen wir folgende Überlegung auf: Die Projektion einer gleichförmigen Kreisbewegung entspricht der Bewegung eines harmonischen Schwingers (Oszillator). Harmonische Schwingungen | LEIFIphysik. Unter jener können wir uns die Bewegung eines Körpers auf einer Kreisbahn vorstellen, bei der in gleich langen Zeitabschnitten gleich lange Wegstrecken zurückgelegt werden. Für uns ist es vor allem wichtig zu wissen, dass der Betrag der Bahngeschwindigkeit gleich bleibt, nicht aber die Richtung. Der Radius r entspricht dabei der Amplitude ymax und die Umlaufdauer entspricht der Schwingungsdauer t: Abb. 1: Die Projektion einer gleichförmigen Kreisbewegung aus: Für die Elongation y gilt jeweils: Der Winkel (phi), den man auch als Phasenwinkel oder nur als Phase bezeichnet, kannst du mit Hilfe der Umlaufzeit ausdrücken.
c) Wie groß ist die Geschwindigkeit beim Durchlaufen der Ruhelage? d) Wo befinden sich Spinne und Käfer nach 7 s, wenn zum Zeitpunkt t=0 s nach Auslenkung um die Ruhelage die Schwingung von rechts startet? Mit welcher bekannten Schwingung ist diese hier vergleichbar? Arbeitsauftrag Reduzierte Pendellänge Wir betrachten die Anordnung in obiger Abbildung: Während des Schwingens des Fadenpendels der Länge l trifft der Faden des Pendels auf einen Stift, der im Abstand von cm unterhalb der Aufhängung angebracht ist, so dass nur noch ein Teil des Fadenpendels schwingt. a) Wie groß ist der Abstand des Stifts von der Aufhängung, wenn die Schwingungszeit dieses abgeänderten Pendels für beide unterschiedlichen Halbschwingungen zusammen 1, 5 beträgt? b) Wie hoch schwingt die Masse nach rechts nach Einbringen des Stifts, wenn um Φ ° ausgelenkt wurde, und wie groß ist die dann zu Stande kommende Auslenkung 2? Harmonische schwingung aufgaben lösungen in holz. Verwenden Sie zur Berechnung die Geometrie der Anordnung! Lösung
y(t) = ymax · sin( · t) (Achtung: Taschenrechner auf RAD einstellen! ) Für t = 0, 6 s ergibt sich: y(t) = 12 cm · sin( · 0, 6s) = 0 cm Der Sinusterm ergibt 0, also erhält man auch für die Auslenkung den Wert y = 0. Der Oszillator befindet sich also in der Ruhelage. Das ist auch logisch, denn die Zeit t = 0, 6 s entspricht genau der halben Schwingungsdauer. Für t = 1 s ergibt sich: y(t) = 12 cm · sin( · 1s) = -10, 39 cm Der Sinusterm ergibt nun den Wert -0, 866. Multipliziert mit der Amplitude von 12 cm erhält man für die Auslenkung den Wert y = -10, 39 cm. Der Oszillator befindet sich also bei y = -10, 39 cm, also 10, 39 cm unterhalb der Ruhelage, da in der Aufgabenstellung "oben" als positive y-Richtung vorgegeben war. Für t = 1, 5 s ergibt sich: y(t) = 12 cm · sin( · 1, 5s) = 12 cm Der Sinusterm ergibt den Wert 1. Harmonische Schwingung - Alles zum Thema | StudySmarter. Die Auslenkung entspricht also der Amplitude: y = ymax. Der Oszillator befindet sich bei der maximalen Auslenkung 12 cm oberhalb der Ruhelage, also im oberen Umkehrpunkt. Hinweis: Die Auslenkung kann Werte zwischen ymax und -ymax annehmen.
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