Mechanik

Mechanische Wellen

Stehende Längswelle

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Stehende Längswelle

Aufbau und Durchführung

 

Eine sogenannte Slinky-Feder wird vertikal auf einer Länge von ca. \(2{,}0\rm{m}\) aufgehängt. Zum Befestigen der Feder eignen sich gut zwei Holzzylinder, welche jeweils eine Bohrung besitzen, wodurch die Stativstange geschoben werden kann. Die Holzzylinder sind an der Stativstange durch Schrauben befestigbar.

Im unteren Teil der Feder ist eine Nylonschnur befestigt, über die mittels Exzenter und Motor die Anregung der Feder erfolgt.

Hinweise: Die Anregung mit Hilfe der Nylonschnur soll in der Nähe des (später zu beobachtenden) Bewegungsbauches erfolgen. Die Nylonschnur darf nicht zu stark gespannt sein (Ausprobieren durch Verschieben des Excenters).

Man steigert die Drehzahl des Motors von kleinen zu großen Werten hin und beobachtet das Schwingungsverhalten der Feder.

Aufbau und Durchführung

 

Zunächst tritt die Grundschwingung der Feder bei \(f = {f_0}\) auf: ein Bewegungsbauch in der Mitte, zwei Bewegungsknoten an den Rändern;

Bei Steigerung der Frequenz findet man bei \(f = 2 \cdot {f_0}\) die 1. Oberschwingung: zwei Bewegungsbäuche und drei Bewegungsknoten

Weitere Frequenzsteigerung lässt auch die Darstellung der 2. Oberschwingung zu.

Hinweis: Das Versuchsergebnis dient dem besseren Verständnis der Eigenschwingung eines Dipols (Kollegstufe). Die Analogie mit diesem Versuch ist deshalb besonders gut, da die Eigenschwingung der Elektronen im Dipol auch eine Längsschwingung ist.

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