Einleitung:
Die mechanische Energie des schwingenden Systems nimmt durch die anfallende Reibung steht’s ab. Die Amplitude der gedämpften Schwingungen verkleinert sich im Laufe der Zeit. Die Dämpfung in unserem Versuch wird durch eine elektromagnetische Induktion, eine Wirbelstromdämpfung, erzeugt. Es verändert sich die Amplitude gemäß einer fallenden Exponentialfunktion.
Das Ort-Zeit-Gesetz lautet:
y(t)=(y_0 ) ̂×e^pt×cos〖(ω_0 t+φ_0 )→y(t)=(y_0 ) ̂ 〗×e^pt× cos(2π/T×t+φ_0 )
Im Falle φ0 = 0 und wenn man für die .....
Inhaltsverzeichnis
1) Einleitung
2) Versuchsbeschreibung
Versuchsaufbau
3) Messprotokoll
Aufgabe 1
Aufgabe 2
Aufgabe 3
4) Ergebnisse
5) Fehlerrechnung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung des physikalischen Phänomens der erzwungenen Schwingung unter Verwendung eines Pohl'schen Rades. Ziel ist es, die Eigenfrequenz des Systems zu bestimmen, den Einfluss der Wirbelstromdämpfung bei verschiedenen Stromstärken zu analysieren und die Resonanzerscheinungen in Abhängigkeit von der Anregungsfrequenz experimentell zu erfassen.
- Untersuchung von ungedämpften und gedämpften Schwingungen
- Experimentelle Bestimmung der Dämpfungskonstante durch Wirbelstrombremsen
- Ermittlung der Resonanzfrequenz und Maximalamplitude
- Analyse der Motorfrequenz in Abhängigkeit von der Speisespannung
- Mathematische Herleitung von Resonanzfrequenz und Amplitude
Auszug aus dem Buch
1) Einleitung:
Die mechanische Energie des schwingenden Systems nimmt durch die anfallende Reibung steht’s ab. Die Amplitude der gedämpften Schwingungen verkleinert sich im Laufe der Zeit. Die Dämpfung in unserem Versuch wird durch eine elektromagnetische Induktion, eine Wirbelstromdämpfung, erzeugt. Es verändert sich die Amplitude gemäß einer fallenden Exponentialfunktion.
Durch das Auslängen der Feder wird der Körper zum Schwingen gebracht. Durch das einwirken einer periodischen Kraft wird der Schwingende Körper gezwungen die die Periodische Kraft zu übernehmen. Die Eigenschwingung wird durch die Erzwungene Kraft übernommen (erzwungene Schwingung). Die Anfängliche wirkende Eigenschwingung geht gegen Null und wird kontinuierlich gedämpft. Die erzwungene Schwingung erfolgt also immer in der Anregungsfrequenz. Die Amplitude der stationären erzwungenen Schwingung wird größer, wenn die Erregerfrequenz in die Umgebung der Eigenfrequenz des ungedämpften Systems gelangt. Resonanz
Zusammenfassung der Kapitel
1) Einleitung: Beschreibt die theoretischen Grundlagen des gedämpften Schwingungssystems und das Phänomen der Resonanz.
2) Versuchsbeschreibung: Erläutert den experimentellen Aufbau mit dem Pohl'schen Rad, der Wirbelstrombremse und dem Motor zur Anregung.
3) Messprotokoll: Dokumentiert die umfangreichen Messreihen zu Schwingungsdauern, Amplituden bei verschiedenen Stromstärken und Motorfrequenzen.
4) Ergebnisse: Präsentiert die Auswertung der Messdaten, inklusive der Berechnung von Eigenfrequenz, Dämpfungskonstanten und der theoretischen Herleitung der Resonanzfrequenz.
5) Fehlerrechnung: Detaillierte mathematische Analyse der Messunsicherheiten der Periodendauer, Eigenfrequenz und der Dämpfungskonstanten.
Schlüsselwörter
Physik, Pohl'sches Rad, Erzwungene Schwingung, Wirbelstromdämpfung, Resonanz, Dämpfungskonstante, Eigenfrequenz, Anregungsfrequenz, Amplitude, Schwingungsdauer, Mechanik, Induktionsmagnet, Messprotokoll, Fehlerrechnung, Pendel
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem physikalischen Praktikumsversuch?
Die Arbeit behandelt die experimentelle Untersuchung von gedämpften und erzwungenen mechanischen Schwingungen an einem Pohl'schen Rad.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Felder sind die Charakterisierung von Dämpfungsvorgängen durch Wirbelstrombremsen, die Ermittlung von Resonanzkurven und die mathematische Beschreibung des Schwingungsverhaltens.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die experimentelle Bestimmung der Dämpfungskonstanten in Abhängigkeit vom Spulenstrom sowie die präzise Vermessung des Resonanzverhaltens bei variabler Erregerfrequenz.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es wird eine empirische Messmethode angewandt, bei der Amplituden und Zeitdauern unter kontrollierten elektrischen Bedingungen gemessen und anschließend mathematisch ausgewertet werden.
Was umfasst der Hauptteil des Dokuments?
Der Hauptteil gliedert sich in eine detaillierte Versuchsbeschreibung, umfangreiche tabellarische Messprotokolle und eine ausführliche rechnerische Auswertung inklusive grafischer Darstellungen.
Durch welche Schlagworte lässt sich die Arbeit zusammenfassen?
Zu den wichtigsten Begriffen zählen Schwingungslehre, Wirbelstromdämpfung, Resonanz, Pohl'sches Rad und Fehleranalyse.
Wie wird die Dämpfung im Versuch konkret erzeugt?
Die Dämpfung wird durch elektromagnetische Induktion mittels eines Induktionsmagneten (Wirbelstrombremse) erzeugt, wobei der Bremsgrad über die Stromstärke reguliert wird.
Wie beeinflusst die Stromstärke das Resonanzverhalten?
Eine Erhöhung der Stromstärke am Induktionsmagneten führt zu einer stärkeren Dämpfung, was die Resonanzkurve abflacht und die Maximalamplitude bei einer niedrigeren Frequenz verschiebt.
Welche Rolle spielt das Excel-Diagramm am Ende der Ergebnisse?
Die Auswertung zeigt mittels einer Regressionsgeraden die Abhängigkeit der Motorfrequenz von der angelegten Speisespannung auf.
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- Alexander Hartramf (Autor), 2011, Erzwungene Schwingung, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/181879
