Big Bang HTL 3, Schulbuch

16 Ausgewählte Kapitel der klassischen Physik (III. Jg., 5. Sem.) 2.3 Ein schlechter Platz zum Parken Angeregte Schwingungen und Resonanz Jede im Alltag vorkommende Schwingung ist gedämpft. Damit man die Amplitude gleich groß halten kann, muss man Energie zuführen. Man spricht dann von einer angereg- ten Schwingung. Trifft man eine ganz bestimmte Frequenz, dann kommen Objekte besonders stark ins Schwingen. Man spricht dann von der Resonanzfrequenz. ?: Fragenbox Experiment: Federpendel Eine schwere Glocke kannst du dann alleine in Schwung kriegen, wenn du den richtigen Rhythmus triffst ( F9 ). Es ist wie bei einer Schaukel: Du musst immer am Umkehr- punkt einen kleinen Schubs geben. Wenn man einer Schwingung Energie zuführt, dann nennt man das eine angeregte Schwingung . Du musst den Rhythmus des Schwunggebens an den natürlichen Rhythmus der Glocke oder der Schaukel anpassen. In der Physik nennt man den natürlichen Schwingungsrhythmus eines Gegenstandes die Eigenfrequenz oder Resonanzfrequenz. Die natürliche Frequenz von Feder- und Fadenpendeln hast du schon in NAWI 1 (Kap. 11) kennen gelernt. Was passiert, wenn man nicht genau in der richtigen Frequenz Schwung gibt? Dann kann man das Objekt zwar auch zum Schwingen bringen, aber die Amplitude wird nicht so groß (Abb. 2.21). Je genauer man die Resonanz- frequenz trifft, desto größer wird die Schwingungsweite. Federpendel Nimm ein Federpendel und bring es in Schwin- gung, indem du mit der Hand das obere Ende der Feder auf und ab bewegst. Probiere ver- schiedene Frequenzen aus. Kannst du einen Zusammenhang zwischen der Anregungsfre- quenz und der Amplitude feststellen? e Abb. 2.18 Abb. 2.19: Zusammenhang zwischen Anregungsfrequenz und Ampli- tude der Schwingung bei verschieden starken Dämpfungen (a = schwache Dämpfung, d = starke Dämpfung; siehe auch Abb. 2.12) Ein einziger Mensch kann eine riesengroße Glocke zum Schwingen bringen. Wie muss er das machen? Wenn man mit dem Auto im Schnee festsitzt, dann hilft es manchmal, in einem ganz bestimmten Rhythmus Gas zu geben. Welcher ist das? L Wenn du einen Teller Suppe oder eine volle Tasse trägst, dann kann es passieren, dass die Flüssigkeit immer stärker schaukelt, bis sie schließlich über- schwappt. Warum ist das so? Wie du unten siehst, ist die Bay of Fundy in Kanada ein wirklich schlechter Platz zum Parken. Der Unter- schied zwischen Ebbe und Flut macht dort an be- stimmten Tagen bis zu 17m aus! Wie kommt es aber, dass gerade dort die Flut so hoch ist? Wenn du über eine Flasche bläst, dann kannst du nur ganz bestimmte Töne erzeugen, die von der Flaschen- größe und der Flüssigkeitsmenge abhängen. Warum kannst du nicht beliebige Töne erzeugen? Und warum hängt die Tonhöhe von der Flüssigkeitsmenge ab? Kann es einen physikalischen Grund dafür geben, warum angeblich so viele Leute in der Badewanne singen? Warum kann man eigentlich in einer Muschel das Rauschen des Meeres hören? Und stimmt es, dass man dabei eigentlich sein eigenes Trommelfell hört? L Wolkenkratzer sind bei Erdbeben sehr stark gefähr- det! Stimmt das? Der „Specht an der Stange“ ist ein uraltes Kinderspielzeug! Aber wie funktioniert es eigentlich? L Wenn jemand mit einem Mikrofon in die Nähe einer Lautsprecherbox kommt, dann ergibt das ein sehr unangenehmes Geräusch. Was passiert dabei? Kann man tatsächlich Gläser „zersingen“, und wenn ja, wie soll das funktionieren? F9 A2 F10 A2 F11 A2 F12 A2 Abb. 2.20: Die Bay of Fundy – ein schlechter Platz zum Parken F13 A2 F14 A2 F15 A2 F16 A2 F17 A2 Abb. 2.21 F18 A2 F19 A2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv