Schwingungen und Wellen
1. Harmonische und nicht harmonische Schwingungen (Buch S. 158 - 165)
Der Abschnitt "wissen & verstehen" umfasst vier Seiten.
- Das Federpendel
- Das Fadenpendel
- Die Eigenfrequenz
- Eine nicht harmonische Schwingung
Der Abschnitt "forschen & anwenden" umfasst vier Seiten mit insgesamt zehn Aufgaben:
- Beispiele zum Rechnen und Überlegen
- Die Schwingungsgleichungen
- Anwendungen, Beobachtungen, Erklärungen
- Abweichungen beim Fadenpendel
- Ein Fadenpendel im Aufzug
- Schwingende Flüssigkeitssäule
- Mechanische Schwingungsaufzeichnung
- Bestimmung der Gravitationsbeschleunigung
- Eigenfrequenz eines Federpendels
- Foucault´sches Pendel
Hinweise, Ergänzungen und Lösungen zu den Arbeitsaufgaben
1.1 Beispiele zum Rechnen und Überlegen - Ergebnisse der Rechnungen
- Federkonstante: k = 38,9 N/m
- Auto: f = 0,75 Hz
- Spinnennetz: f = 2,25 Hz
- Sekundenpendel: l = 0,994 m
1.2 Die Schwingungsgleichungen
1.3 Anwendungen, Beobachtungen, Erklärungen
1.4 Abweichungen beim Fadenpendel - Ergebnisse der Rechnungen
- Abweichungen: 5° → 0,13 %; 10° → 0,5 %; 15° → 1,14 %; 30° → 4,51 %; 45° → 9,97 %; 60° → 17,3 %
1.5 Ein Fadenpendel im Aufzug
Ergebnisse der Rechnungen:
- Aufzug: a = 2 m/s²
- bei gleichförmiger Bewegung: T = 1,003 s
- bei Beschleunigung nach oben bzw. Abbremsung nach unten: T = 0,914 s
- bei Beschleunigung nach unten bzw. Abbremsung nach oben: T = 1,124 s
1.6 Schwingende Flüssigkeitssäule (Exp.)
Zu dieser Aufgabe gibt es im eBook zwei Videos.
Eines zeigt das Experiment im Gesamtablauf, das andere eignet sich durch die höhere Auflösung für eine quantitative Auswertung.
Das Arbeitsblatt enthält Hinweise für die Auswertung.
1.7 Mechanische Schwingungsaufzeichnung (Exp.)
Zu dieser Aufgabe gibt es im eBook ein Video, das den Ablauf des Experiments zeigt. Es kann auch als Basis für die Beantwortung der Fragen verwendet werden.
1.8 Bestimmung der Gravitationsbeschleunigung (Exp.)
Zu dieser Aufgabe gibt es im eBook ein Video, das den Ablauf des Experiments zeigt. Es kann auch als Basis für die Berechnung verwendet werden.
Ergebnis der Rechnung:
Aus den Daten im Video ergibt: g = 9,84 m/s²
1.9 Eigenfrequenz eines Federpendels (Exp.)
Zu dieser Aufgabe gibt es im eBook ein Video. Es kann als Basis für die Auswertung und Beantwortung der Fragen verwendet werden.
Ein Arbeitsblatt unterstützt zusätzlich die Auswertung.
1.10 Foucault´sches Pendel
Ergebnis der Rechnung:
Schwingungsdauer T = 15,5 s.