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Schwingung nennt man jeden zeitlich sich wiederholenden Vorgang, bei dem sich eine Energieform in eine andere und diese sich wieder zurück in die erste Energieform verwandelt

Schwingungen sind periodische oder nichtperiodische wiederkehrende Vorgänge oder Bewegungen

Periodische Schwingungen : 
Regelmäßig, Zeitintervall konstant ( z.B. Feder-Masse-Element )

Nicht periodisch Schwingungen : 
Regellos > z.B. stochatisch ( Rauschen )
einmalig > transient ( Schock, Knall )

Sonderfall:
Harmonische Schwingung: 
(einfachste u. zugleich bedeutendste Form ist die Sinusschwingung)
mathematisch beschreibbar:
Die Harmonische Schwingung verläuft nach dem Sinusgesetz.
Die Harmonische Schwingung ist die Projektion einer Drehbewegung.

Periodendauer (T) ist die kleinste Zeiteinheit, in der sich ein Schwingungszustand wiederholt.

Amplitude ist mechanisch die größte Schwingungsweite der veränderlichen Größe, elektrisch der größte Wert der veränderlichen Größe.

Elongation ist die zeitabhängige Schwingungsweite. Die max. Elongation ist gleich der Amplitude.

Schnelle wird die zeitabhängige Wechselgeschwindigkeit eines schwingenden Etwas bezeichnet.

Phase ist der allgemeine Zustand in zeitabhängigen physikalischen und chemischen Systemen.

Dämpfung ist ein Maß für die Verluste in einem Schwingungsgebilde bei der Umwandlung von einer Energieform in eine andere.

Bei der ungedämpften Schwingung ist das Amplitudenverhältnis der aufeinander folgenden Schwingungen stets EINS. Ist das Amplitudenverhältnis nicht eins, dann spricht man von einer gedämpften bzw. angefachten Schwingung.

 

Eigenschwingung ist eine freie Schwingung, deren Frequenz nur von den Eigenschaften des schwingenden Systems abhängt.

Eine Erzwungene Schwingung ist eine Schwingung, deren Frequenz von einer von außen wirkenden Kraft vorgegeben wird.

 

Man spricht von Kopplung wenn mehrere periodische Schwingungssysteme miteinander gekoppelt sind.

Interferenz ist die Überlagerung von zweien oder mehreren periodischen Vorgängen gleicher Frequenz und gleicher (ähnlicher) Amplitude. An Stellen gleicher Phase verstärkt sich die Wirkung bzw. an Stellen entgegengesetzter Phase löschen sich die Schwingungen aus oder schwächen sich ab.

Schwebungen entstehen wenn zwei Sinusschwingungen nahezu gleicher Frequenz überlagert werden. Die entstehende Resultierende ist ebenfalls sinusförmig. Die Schwebungsfrequenz ist gleich der Differenz der Teilschwingung.

 

Die Freie und gedämpfte Schwingung ist wie folgt definiert:
Nach einmaliger Auslenkung schwingt ein System, bis es ohne Einwirkung einer äußeren Kraft, alleine aufgrund der Reibung wieder in die Ruhelage gerät.

Reibung erwirkt Dämpfung.
Die Reibkraft ist eine der Bewegung entgegenwirkende Kraft

a) Bei äußere Reibung kommt es aufgrund der Bindung zwischen bewegten Körpern und angrenzenden Flächen zur Adhäsionskraft

b) Bei innere Reibung entsteht durch Verformungsarbeit im Körper selbst die zu überwindende Kohäsionskraft.

Das zeitliche Abklingen der Schwingung ist außerdem von der Schwing-Masse (m) abhängig
Je größer die Masse, desto länger schwingt das System.

Ein gedämpftes Schwingungssystem 
- schwingt langsamer als ein ungedämpftes
- schwingt mit expotentiell abnehmender Amplitude
- schwingt mit konstanter Frequenz

Prinzipielle Dämpfungsfälle

 

 

1.: kleine Dämpfung
2.: aperiodischer Grenzfall
3.: überkritische Dämpfung

Erzwungene Schwingung und Resonanz

Ein von außen kommender Erreger (periodische Kraft FE(t)…
zwingt dem Schwingungssystem seine Frequenz auf.

Resonanz tritt auf wenn die Frequenz der von außen wirkenden Kraft der Eigenfrequenz des Systems entspricht.
Je mehr sich die Erregerfrequenz der Eigenfrequenz des Schwingungssystems nähert, desto stärker gerät die Schwingung in Resonanz.

Resonanz-Kurven


Gerät ein Schwingungssystem in Resonanz und überschwingt auf Grund von zu geringer Dämpfung, so spricht man von einer Resonanzkatastrophe

 

 

 

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