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Gedämpfte harmonische Schwingungen

Der Energieverlust bei der gedämpften Schwingung

Betrachtung des Energieverlustes bei Schwingungen mit Luftreibung

Bei der Schwingung eines Federpendels mit einem Massestück von relativ großem Querschnitt ist die Dämpfung der Schwingung durch Luftreibung nicht mehr vernachlässigbar. Die Differenzialgleichung hierfür ist durch den quadratischen Term der hier angenommenen turbulenten Luftreibung ( F W = 1 2 c W A ρ v 2 ) nicht einfach lösbar. Wir können mit Hilfe eines Modells jedoch den Vorgang numerisch berechnen lassen und so untersuchen.

Arbeitsauftrag

Untersuchen Sie, in welcher Phase der Bewegung der Energieverlust des Systems besonders groß ist?

Abb.1
JPAKMA-Projekt "Energiebetrachtung einer Federschwingung mit Luftreibung"

Die kinetische Energie oszilliert mit der doppelten Frequenz des Pendels. Die Gesamtenergie ist während des Schwingungsvorgangs konstant. Die Maxima der Energie entsprechen jeweils der Gesamtenergie des Systems.

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