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Übungsaufgaben
1Die Grundbegriffe im ZusammenhangAFB I
Vervollständigen Sie den Text über den Ablauf und die Kenngrößen einer Schwingung.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt). Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Die Mittellage, in der der Körper ohne Störung verharren würde, heißt . Der momentane Abstand von dieser Mittellage ist die Auslenkung oder y — sie ist mal positiv, mal negativ. An den bleibt der Körper für einen Augenblick stehen; der Betrag der Auslenkung ist dort am größten und heißt . Die Zeit für eine vollständige Hin- und Her-Bewegung ist die T, und die Zahl der Schwingungen pro Sekunde gibt man in an.
Achten Sie auf den Unterschied zwischen den beiden Wörtern für „Auslenkung“: Die Elongation y ist ein Momentwert und wechselt ständig, die Amplitude ŷ ist der Rekordwert und bleibt bei ungedämpfter Schwingung konstant. Genauso trennt man Periodendauer und Frequenz: T ist eine Zeit in Sekunden, f eine Anzahl pro Sekunde in Hertz. Wer beides vermischt, setzt später in f = 1/T die falsche Zahl ein.
2Was ändert sich während einer Schwingung?AFB I
Ordnen Sie jede Größe danach, ob sie sich im Lauf einer Schwingung ändert oder konstant bleibt.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1ändert sich ständig
2bleibt konstant
Die linke Spalte beschreibt den Zustand in einem Augenblick, die rechte die Eigenschaften der ganzen Schwingung. Deshalb steht die Elongation links, ihr Höchstwert — die Amplitude — aber rechts. Praktisch heißt das: Eine einzelne Momentaufnahme verrät Ihnen y, aber niemals T oder f; dafür müssen Sie mindestens eine volle Schwingung beobachten.
3Größe und MessvorschriftAFB I
Finden Sie zu jeder Kenngröße die Karte, die beschreibt, wie man sie bestimmt.
Decke immer zwei Karten auf. Passen sie zusammen, bleiben sie liegen — sonst drehen sie sich wieder um.
Die zweite Karte enthält den wichtigsten Messtrick der Schwingungslehre: Man stoppt nie eine einzelne Periode, sondern 20 Perioden und teilt anschließend. Dadurch verteilt sich der Reaktionsfehler beim Drücken der Stoppuhr auf 20 Schwingungen und schrumpft auf ein Zwanzigstel. Ebenso wichtig ist die erste Karte: Der bequem messbare Gesamthub von Umkehrpunkt zu Umkehrpunkt ist doppelt so groß wie die Amplitude.