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Physik Mechanik – Schwingungen

15 KartenNaturwissenschaftenatrio09.10.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Naturwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was definiert eine harmonische Schwingung? · Wie berechnet sich die Perioden…

Karten

15 Karten
STANDARD

Was definiert eine harmonische Schwingung?

Rückseite

Eine Schwingung, bei der die Rückstellkraft proportional zur Auslenkung ist und die Differentialgleichung x'' + ω²x = 0 erfüllt.

STANDARD

Wie berechnet sich die Periodendauer T eines ungedämpften Oszillators?

Rückseite

T = 2π/ω = 1/f; sie ist die Zeit für einen vollständigen Schwingungszyklus und kehrt sich bei konstanter Kreisfrequenz periodisch wieder.

STANDARD

Welche Einheit hat die Frequenz f und wie hängt sie mit T zusammen?

Rückseite

Frequenz wird in Hertz (Hz = 1/s) gemessen; f = 1/T gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an.

STANDARD

Was beschreibt die Amplitude A bei einer harmonischen Schwingung?

Rückseite

Die maximale Auslenkung vom Ruhelagepunkt; sie bestimmt die Gesamtenergie E = ½kA² im ungedämpften System.

STANDARD

Welche physikalische Bedeutung hat der Phasenwinkel φ in x(t) = A·cos(ωt + φ)?

Rückseite

Der Phasenwinkel legt den Startzeitpunkt t=0 fest; φ = 0 bedeutet maximale Auslenkung, φ = π/2 bedeutet Durchgang durch Ruhelage mit maximaler Geschwindigkeit.

STANDARD

Wie lautet die Kreisfrequenz ω eines Federpendels mit Federkonstante k und Masse m?

Rückseite

ω = √(k/m); sie hängt nur von Systemparametern ab, nicht von der Amplitude (Isochronismus).

STANDARD

Wie berechnet sich die Periodendauer eines mathematischen Fadenpendels kleiner Amplitude?

Rückseite

T = 2π√(l/g) mit Pendellänge l und Erdbeschleunigung g; die Masse des Pendelkörpers fällt heraus.

STANDARD

Wie verteilt sich die Energie bei einem ungedämpften harmonischen Oszillator?

Rückseite

Gesamtenergie E = Epot + Ekin bleibt konstant; im Wendepunkt rein potentiell, in Ruhelage rein kinetisch.

STANDARD

Welche drei Dämpfungsarten gibt es bei gedämpften Schwingungen?

Rückseite

Unterkritisch (schwingend, Amplitude fällt exponentiell), kritisch (schnellster aperiodischer Rücklauf), überkritisch (langsamer aperiodischer Rücklauf ohne Überschwingen).

STANDARD

Was kennzeichnet eine erzwungene Schwingung gegenüber einer freien Schwingung?

Rückseite

Eine periodische Antriebskraft F(t) = F₀·cos(Ωt) wirkt dauerhaft auf das System; nach Einschwingvorgang schwingt es mit Antriebsfrequenz Ω.

STANDARD

Wann tritt Resonanz bei einer erzwungenen Schwingung auf?

Rückseite

Bei Annäherung der Antriebsfrequenz Ω an die Eigenfrequenz ω₀; Amplitude wird maximal, Phasenverschiebung beträgt π/2.

STANDARD

Was besagt der Gütefaktor Q eines Schwingkreises?

Rückseite

Q = ω₀/Δω misst die Schärfe der Resonanzkurve; hochwertige Systeme haben schmale Resonanz und langsamen Energieverlust.

STANDARD

Wie wird das logarithmische Dekrement Λ bei gedämpften Schwingungen definiert?

Rückseite

Λ = ln(xₙ/xₙ₊₁) = δT; es quantifiziert den logarithmischen Amplitudenabfall pro Periode und ermöglicht Dämpfungsbestimmung aus Messwerten.

STANDARD

Warum schwingt ein überkritisch gedämpftes System nicht?

Rückseite

Die Dämpfungskonstante δ > ω₀; die charakteristische Gleichung hat zwei reelle negative Nullstellen – das System kehrt monoton zur Ruhelage zurück.

STANDARD

Wie wirkt sich Dämpfung auf die Resonanzamplitude und -breite aus?

Rückseite

Stärkere Dämpfung senkt die maximale Resonanzamplitude und verbreitert die Resonanzkurve; der Gütefaktor Q nimmt ab.

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