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In Raum und Zeit auftretende periodische Änderungen einer physikalischen Größe nennt man Schwingung oder Welle.
Dabei spricht man von Schwingung, wenn die zeitliche Änderung einer Größe eines isolierten Objektes beobachtet wird. Sind mehrere gekoppelte Objekte am Prozess beteiligt, spricht man von Welle.
Ein System, das eine Schwingung ausführt, nennt man Oszillator. Wird dem System Energie zugeführt, wird es aus der Ruhelage gelenkt, strebt danach aber seiner Gleichgewichtslage wieder zu. Die Trägheit bewirkt eine erneute Auslenkung und damit die Wiederholung des Vorgangs.
Die Bestimmungsgrößen einer Schwingung sind die Auslenkung , mit ihrem Maximalwert (Amplitude), sowie die Schwingungsdauer mit denen folgende mathematische Darstellung möglich ist:
Die Anzahl der Schwingungen eines Oszillators in Sekunden heißt Kreisfrequenz und bestimmt sich aus der Schwingungsdauer zu .
Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird
Harmonische Schwingungen
45 min.
PhysikMechanikSchwingungslehre
In diesem Lernmodul werden die Bewegungsgleichungen von harmonischen Schwingungen aufgestellt und gelöst.
Gedämpfte harmonische Schwingungen
45 min.
PhysikMechanikSchwingungslehre
In diesem Lernmodul werden gedämpfte harmonische Schwingungen betrachtet.
Aufzeichnung und Darstellung von Schwingungen
45 min.
PhysikMechanikSchwingungslehre
Aufzeichnung und Darstellung von Schwingungen
Erzwungene Schwingungen
45 min.
PhysikMechanikSchwingungslehre
In diesem Abschnitt werden die Zusammenhänge zwischen den Größen einer erzwungenen Schwingung an einigen Beispielen untersucht.
Überlagerung von Schwingungen
15 min.
PhysikMechanikSchwingungslehre
In diesem Lernabschnitt wird die Überlagerung von Schwingungen behandelt.
Kreisförmig eingespannte Membran
30 min.
ChemieAllgemeine ChemieAtombau
Die Schwingungsmoden einer eingespannten Membran werden mit Hilfe von Animationen dargestellt.
Molekulare Deutung der Wärmekapazität von Gasen
30 min.
ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik
Die Lerneinheit zeigt, wie sich die Wärmekapazität eines Gases auf die molekularen Bewegungsformen Translation, Rotation und Vibration zurückführen lassen.
Einstieg in die Schwingungslehre
15 min.
PhysikMechanikSchwingungslehre
Einstieg in die Schwingungslehre
Quantenchemische Beschreibung
60 min.
ChemieAllgemeine ChemieAtombau
Ausfürliche Beschreibung und Herleitung der Schrödinger Gleichung.
Molekülschwingungen
20 min.
ChemieAnalytische ChemieIR/Raman-Spektroskopie
In diesem Kapitel werden zunächst Anzahl und Arten von Molekülschwingungen betrachtet. An einfachen dreiatomigen Molekülen, sowohl in linearer als auch in gewinkelter Form, wird die Theorie mit Animationen vertieft. Zur Erklärung der Ober- und Kombinationsschwingungen werden zunächst der harmonische als auch der anharmonische Oszillator eingeführt, um die Vorgänge auf molekularer Ebene näher zu beschreiben. Anhand einiger Spektrenbeispiele zu Ober- und Kombinationsschwingungen und der Fermi-Resonanz wird dieser Abschnitt abgerundet.