Harmonische Schwingung?
Ich habe folgenden Versuchsaufbau gezeichnet:
Das soll ein Fadenpendel sein, an dessen Stativ noch ein Metallstück hängt, sodass der Radius dann beim Loslassen kleiner wird (siehe roter Faden). Es schwingt quasi von links nachts im Bild und der Pendel wird vom Metallstück „unterbrochen“. Ist das dann eine harmonische Schwingung, die durch die Sinus- oder Kosinusfunktion beschrieben werden kann?
3 Antworten
Nein. Es ist eine Schwingung mit einer bestimmten Frequenz, aber sie ist nicht harmonisch. Eine Periode setzt sich sozusagen aus zwei halben Perioden von harmonischen Schwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen und unterschiedlichen Amplituden zusammen: im rechten Teil, wo der Faden länger ist, ist die Frequenz tiefer, die Amplitude höher (denn die Schwingungsenergie muss in beiden Teilen gleich sein). Die jeweils erreichte Höhe über der Nullage ist in beiden Fällen dieselbe (gleiche potentielle Energie).
schon ein einfaches Fadenpendel ohne diese "Komplikation" ist nur für kleine Auslenkungen näherungsweise ein harmonischer Oszillator, weil die Rückstellkraft nicht linear sondern mit dem Sinus von der Auslenkung abhängt. Mit der Komplikation kommt eine zweite Frequenz hinzu, die bei geeigneter Position ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz und damit harmonisch sein kann, aber nicht muss.
nein, es ist ja keine gleichmäßige Schwingung mehr...