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Erzwungene Schwingungen und Resonanz

Allgemein

Ein schwingungsfähiges System wird zu erzwungenen Schwingungen angeregt. Die Eigenfrequenz des Resonators (Wagen), wird durch Variation der Erregerfrequenz aufgesucht und gleichzeitig die Phasenlage zwischen Erreger und Resonator (Wagen) beobachtet. Das Anwachsen der Amplitude im Resonanzfall und die dabei um 90 Grad vorauseilende Phase des Erregers ist deutlich zu sehen.

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Bilder

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Versuchsaufbau

 

 


 


 

 

Video

Durchführung

Material:

Leybold-Fahrbahn (Sammlungsraum auf Schrank 45 Theke oder Zwischenlabor Metallregal)
Wagen mit Spiralfedern und Zubehör (Sammlungsraum Schrank 4 Regal b)
Motor mit Excenter(Sammlungsraum Schrank 17 Regal c)
4 Micro-AAA-Batterien

 

Aufbau:

Die Fahrbahn mittels Wasserwaage ausrichten. Den LED-Aufsatz auf dem Wagen anbringen und mit Batterien bestücken. Die Federn am Wagen einhängen. Die einzustellenden Spannungswerte für die jeweiligen Schwingungszustände ermitteln, am LED-Messgerät auf dem Motor ablesen und notieren.
 



Durchführung:

Den Motor einschalten und die zuvor ermittelten Spannungswerte der Motordrehzahl für die Schwingung in Phase,
in Resonanz und in Gegenphase, nacheinander einstellen. Es benötigt immer eine gewisse Zeit bis eine konstante
Amplitude der Schwingung erreicht wird(Einschwingvorgang). Nach dieser Zeit ist die Phasenlage zwischen Erreger
und Schwinger stabil und sehr gut zu sehen. Die Einstellung der Resonanzfrequenz ist etwas kritisch und muss
gegebenenfalls unter Beobachtung der Phasenlage nachjustiert werden, also nicht die Geduld verlieren!

 


Hinweise:

Die LED-Spannungsanzeige am Motor ist nicht skaliert.

 

Dokumente

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#tags

C 42.3  Resonanz, Eigenfrequenz, Phasenverschiebung, Resonanzkatastrophe, harmonische Schwingung, Oszillator

 

 

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