Versuchsaufbau
Man hängt ein Federpendel mit einem langen Nylonfaden über eine Rolle an einen Motor mit Exzenter und parallel dazu einen Vergleichskörper ohne Feder. Beide bringt man in ein mit Wasser gefülltes Aquarium mit einer Gummimatte am Boden und zeigt die Schwingungen im Schattenwurf des Tageslichtschreibers.
Versuchsdurchführung
Zunächst bestimmt man die Eigenfrequenz \(f_0\) des gedämpften aber frei schwingenden Pendels durch mehrmaliges Messen der Zeit für 10 volle Schwingungen.
Anschließend wird das Pendel und der Vergleichskörper gemeinsam mit dem großen Exzenter angetrieben und die Amplitude und Phasenlage der am Vergleichskörper sichtbaren Erregerschwingung mit der Pendelschwingung verglichen.
In einem ergänzenden Versuch wird für den Fall der Resonanz der Vergleichskörper am großen Exzenter und das Pendel am um 90° versetzten kleinen Exzenter betrieben.
Versuchsergebnis
Amplitude
Wie die Amplitude der Schwingung in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz ist zeigt das nebenstehende Diagramm. Die obere Kurve ergibt das Bild mit geringer Dämpfung, die untere das mit großer Dämpfung.
Phasenlage
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Ist die Erregerfrequenz gering gegenüber der Eigenfrequenz, so schwingen Erreger und Pendel gleichphasig.
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Ist die Erregerfrequenz groß gegenüber der Eigenfrequenz, so schwingen Erreger und Pendel gegenphasig.
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Im Falle der Eigenfrequenz schwingt der Erreger der Schwingung um \(\frac{\pi }{2}\) vorraus, was man bei versetztem Exzenter gut zeigen kann, da dann beiden Schwingungen phasengleich erscheinen.