Schwingungen und Wellen

Chladnische Klangfiguren

Material

• 2 Klangplatten
• Streichbogen
• trockener Sand
• Kolophonium
• Stativmaterial

Beschreibung

Zur Demonstration der Eigenschwingungsformen von Platten, sichtbar gemacht durch Chladnische Klangfiguren. Die Schwingungsanregung erfolgt mittels Streichbogen. Durch Bestreuen mit feinem, trockenem Sand lassen sich die Schwingungsformen sehr anschaulich zeigen. Der Sand sammelt sich in den Schwingungsknoten.

Erzwungene Schwingungen

Material

• Experimentiermotor
• Exzenterscheibe mit Markierungsscheibe und Magnet-Spiralfeder
• Gegengewicht 100 g mit Magnet für Motorgleichlauf
• Schnur mit Umlenkrolle
• Stativmaterial
• Variante 1: Masse 200 g
• Variante 2: Ball als schwingende Masse

Beschreibung

Variante 1:

Der Federschwinger kann mit verschiedenen Frequenzen angeregt werden (Resonanzfrequenz ca. 0,7 Hz, 44 UpM). Dabei k?nnen die Phasenlagen der Erregerfrequenz (Scheibenmarkierung) und des Federschwingers (Massestück) sowie die Amplitude des Federschwingers beobachtet werden. Die Einschwingzeit betr?gt ca.15 min.

Variante 2:

Als schwingende Masse wird ein Ball an die Feder gekoppelt. Wird das System mit der Resonanzfrequenz angeregt (ca. 45 UpM), wird die Schwingungsamplitude schnell so gro?, dass der Ball aus der Aufh?ngung springt.

Fadenpendel

Material

• Fadenpendel für 5 Fadenl?ngen
• Ma?stab
• Stoppuhr
• Stativmaterial

Beschreibung

Zur Demonstration der Abh?ngigkeit der Schwingungsdauer von der L?nge des Fadenpendels.

Federpendel

Material

• 3 Federn
• 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育ere Massen
• Ma?stab
• Stoppuhr
• Stativmaterial

Beschreibung

Zur Demonstration der Abh?ngigkeit der Schwingungsdauer von der angeh?ngten Masse und der Federst?rke.

Fouriersynthese optisch

Material

• optische Bank, Reiter
• Halogenlampe mit Trafo
• Oszilloskop
• Konstanter 2*20 V
• drehbarer Spalt
• 2 Konvexlinsen +100 mm, +150 mm (gro?)
• Drehlager (Phywe)
• 4 Frequenzscheiben
• Motor 12 V mit Antriebsriemen (Gummiband)
• Fototransistor
• Stativmaterial

Beschreibung

Die rotierenden Frequenzscheiben werden mit einem schmalen Lichtbündel (Abbildung des Spaltes) durchleuchtet und die Lichtschwankungen  mittels eines Fototransistors (Abbildung der Glühwendel) auf dem Oszilloskop dargestellt. Je nach Amplituden- und Frequenzverh?ltnis wird eine überlagerte Schwingung dargestellt (Rechteck, S?gezahn, Frequenzverh?ltnis 1:2 und Frequenzverh?ltnis 3:4:5 bei gleicher Amplitude).

Gekoppelte Pendel

Material

• 5 Stabpendel
• 4 weiche Spiralfedern
• Stativmaterial

Beschreibung

Mit den bis zu 5 Stabpendeln lassen sich gleich- und gegensinnige Bewegung sowie der Energieaustausch zwischen den Pendeln demonstrieren.

Kundtsches Rohr

Material

• Sinusgenerator
• Lautsprecher
• Glasrohr
• Korkmehl
• Stativmaterial

Beschreibung

Das Kundtsche Rohr dient dazu, die Verteilung von Schwingungsknoten und -b?uchen einer stehenden Schallwelle mit Hilfe von Korkmehl sichtbar zu machen.

Resonanzpendel

Material

• 3 Resonanzpendel (Holz)
• 1 Anregungspendel (Messing)
• Stativmaterial

Beschreibung

Die L?nge des Anregungspendels ist auf die drei L?ngen der Resonanzpendel einstellbar. Die Schwingung des Anregungspendels wird nur auf das gleichlange Resonanzpendel übertragen.

Seilwellen

Material

• 2 Gummiseile
• gro?e Spiralfeder

Beschreibung

Zur Beobachtung von stehenden Wellen:
Durch Ver?nderung der Spannung des Gummiseiles l?sst sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit ?ndern. Mit dem 2-fach Gummiseil (2 verschiedene Ausbreitungsgeschwindigkeiten) l?sst sich die ?nderung der Wellenl?nge demonstrieren.

Tonwellen

Material

• verschiedene Orgelpfeifen
• Lippenpfeife

Beschreibung

Zur Untersuchung der Tonh?he in Abh?ngigkeit der L?nge des Resonanzraumes. Geschlossene Holzpfeife mit quadratischem Querschnitt und verschiebbarem Stempel.

Wellenwanne, Beugung am Doppelspalt

Material

• Wellenwanne mit Versorgungsger?t, Ley 401 50
• Erreger für ebene Wellen
• 3 Blenden aus Plexiglas
• Becherglas
• Spülmittel
• dest. Wasser

Beschreibung

Die ebene Wasserwellenfront wird durch Luftdruckschwankungen im Wellenerreger erzeugt. Trifft diese Welle auf eine Doppelspaltblende, l?sst sich dahinter die die ?berlagerung und Interferenz zweier Kreiswellen beobachten.

Wellenwanne, huygenssches Prinzip

Material

• Wellenwanne mit Versorgungsger?t, Ley 401 50
• Erreger für ebene Wellen
• 2 Blenden aus Plexiglas
• Becherglas
• Spülmittel
• dest. Wasser

Beschreibung

Die ebene Wasserwellenfront wird durch Luftdruckschwankungen im Wellenerreger erzeugt. Trifft diese Welle auf ein Hindernis (Spalt) l?sst sich die Entstehung einer neuen Elementarwelle beobachten.

Dopplereffekt

Material

• Signalgeber mit Piezolautsprecher
• Schnur

Beschreibung

Der Signalgeber wird mit der Schnur wie ein Lasso geschwungen. Die Erh?hung und Erniedrigung seiner Frequenz k?nnen sehr gut wahrgenommen werden.

Evaneszente Wellen

Material:

• Mikrowellennetzger?t (9,45 GHz)
• Mikrowellensender
• Mikrowellenempf?nger
• Wechselspannungsverst?rker (DC-Betrieb)
• Demomultimeter 100 mV
• Laborboy
• Plexiglasprismen

Beschreibung:

Mikrowellen werden in dem ersten Prisma an einer Seite totalreflektiert.
Bringt man das zweite Prisma in die N?he der Reflektionsfl?che, wird ein Teil der Mikrowellen nicht 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 reflektiert sondern transmittiert. Der reflektierte Strahl und der transmittierte Strahl werden mit den Mikrowellenempf?ngern gemessen.

Fadenpendel (verschiedene)

Material

• 3 Fadenpendel
• Stativmaterial

Beschreibung

3 Fadenpendel, davon 2 mit gleicher Fadenl?nge und 2 mit gleicher Pendelmasse. Die Schwingungsdauer h?ngt nur von der Pendell?nge ab.

Fouriersynthese

Material

• Oszilloskop
• Spannungsquelle U~ = 12 V
• Fourier-Ger?t (NEVA)
• Kamera
• Laborkabel

Beschreibung

Es k?nnen elektrische periodische Schwingungen (220 Hz) in harmonische Schwingungen, mit den Frequenzen f, 2 f, 3 f, 4 f, 5 f, 7 f, zerlegt werden. Diese harmonischen Schwingungen k?nnen dann im Ger?t wieder gemischt werden. Alle Schwingungen k?nnen mit einem Oszilloskop dargestellt werden.

Ged?mpfte Schwingung

Material

• Federpendel mit 2 D?mpfungsscheiben
• Becherglas
• Wasser
• Stativmaterial

Beschreibung

Zur Demonstration von ged?mpften Schwingungen.
Ohne D?mpfungsscheibe : kleine D?mpfung
Kleine D?mpfungsscheibe: hohe D?mpfung
Gro?e D?mpfungsscheibe: aperiodischer Grenzfall

Gl?ser "zersingen"

Material

• Glas (mit bekannter Eigenfrequenz, Fourieranalyse)
• dünnes Glasrohr
• Frequenzgenerator (3b Scientific FG 100)
• Verst?rker (AC/DC, Ley 52261)
• Netzteil (Konstanter 30 V / 0,8 A)
• Holzkiste mit Deckel
• Druckkammerlautsprecher
• Ohrschützer

Beschreibung

Das Glas wird mit seiner Eigenfrequenz in ausreichender Lautst?rke beschallt. Bei richtiger Einstellung von Frequenz und Lautst?rke beginnt das Glas zu schwingen und zerspringt anschlie?end.

Lissajousfiguren

Material

• 2 Frequenzgeneratoren
• Oszilloskop
• Videokamera
• 2 BNC-Kabel

Beschreibung

Die Form der Figuren erlaubt Rückschlüsse auf Frequenz und Phasenlage der beiden Sinusspannungen. Bei gleicher Frequenz kann man an der elliptischen Figur die Phasendifferenz ablesen.

Schwebung

Material

• 2 Stimmgabeln (440 Hz)
• Anschlaghammer
• Abstimmgewicht
• Mikrofon mit Stativfu?
• Oszilloskop
• Kamera

Beschreibung

Die Frequenz einer Stimmgabel wird mit dem Abstimmgewicht leicht ver?ndert. Je nach Frequenzunterschied der Stimmgabeln h?rt man verschieden schnelle Schwebungen. Mit Mikrofon und Oszilloskop k?nnen die Signale sichtbar gemacht werden.

Synchronisation von Metronomen

Material

• 12 Metronome
• 1 Brett (200 x 14) cm
• 2 Glasrohre, d = 3,5 cm
• 2 Tischklemmen

Beschreibung

12 Metronome werden versetzt auf der Holzplatte positioniert. Bei einer Taktzahl von 200 Schl?gen pro Minute sychronisieren sie sich durch Kopplung  in ca. 1 Minute.

Torsionspendel

Material

• Torsionspendel

Beschreibung

Das Tr?gheitsmoment kann durch Verschieben der beiden Massen ver?ndert werden. Die Schwingungsdauer ist abh?ngig vom Tr?gheitsmoment.

Wellenwanne, Doppler-Effekt

Material

• Wellenwanne mit Versorgungsger?t, Ley 401 50
• Einfach-Erreger für Kreiswellen
• Fahrbahn mit Wagen als Verschiebeeinheit
• Spülmittel
• dest. Wasser

Beschreibung

Der Einfach-Erreger für Kreiswellen wird auf einem Fahrbahnwagen montiert, sodass dieser parallel zur Wellenwanne verfahren werden kann.
Dadurch lassen sich vor dem bewegten Erreger kürzere und hinter diesem l?ngere Wellen aufgrund des Doppler-Effekts beobachten.

Wilberforce Pendel

Material

• Wilberforce Pendel
• Dreibeinstativ auf Tisch
• Stativmaterial

Beschreibung

Bei geeigneter Abstimmung des Tr?gheitsmomentes des Metallzylinders haben beide Schwingungen die gleiche Schwingungsdauer. Ist dies der Fall, kann die Kopplung zwischen Torsions- und Longitudinalschwingung mit dem Federpendel nach Wilberforce sehr eindrucksvoll gezeigt werden.