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Zungenfrequenzmesser

Ein Zungenfrequenzmesser ist ein Gerät zur Messung der Frequenz. Dazu werden Metallzungen unterschiedlicher Länge zu Schwingungen angeregt. Stimmt die Erregerfrequenz und mit der Eigenfrequenz einer Metallzunge überein, so schwingt diese besonders stark. Die betreffende Frequenz kann an einer Skala abgelesen werden.

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Um die Frequenz von vibrierenden Maschinenteilen, aber auch des Wechselstromes in einem Stromkreis zu messen, nutzt man Zungenfrequenzmesser (Bild 1). Genutzt wird dabei die Resonanz. Wir betrachten nachfolgend einen Zungenfrequenzmesser, der zur Messung der Frequenz von Wechselstrom geeignet ist.

  • Ein Zungenfrequenzmesser ist ein Gerät zur Messung der Frequenz.

    L. Meyer, Potsdam

Ein solcher Zungenfrequenzmesser besteht aus einem Elektromagneten, vor dem sich Blattfedern unterschiedlicher Länge befinden, die vor dem Elektromagneten und einer Skala schwingen können. Die Länge der Blattfedern ist so gewählt, dass die Eigenfrequenz von Blattfeder zu Blattfeder unterschiedlich ist, sie aber alle in dem Bereich liegen, in dem eine Frequenzmessung erfolgen soll. Bei dem gezeigten Zungenfrequenzmesser liegen die Eigenfrequenzen der Blattfedern zwischen 45 Hz und 55 Hz, also im Frequenzbereich der Netzspannung (50 Hz). Die Eigenfrequenzen benachbarter Blattfedern unterscheiden sich jeweils um 0,5 Hz.
Ein solcher Zungenfrequenzmesser wird in den Wechselstromkreis eingebaut. Fließt durch den Elektromagneten ein Wechselstrom, so werden auf die Blattfedern anziehende Kräfte in der Frequenz des Wechselstromes (Erregerfrequenz) ausgeübt. Für die Blattfeder, deren Eigenfrequenz mit der Erregerfrequenz annähernd übereinstimmt, ist die Resonanzbedingung
f E = f o
erfüllt. Erregerfrequenz und Eigenfrequenz stimmen überein. Es kommt aufgrund der Resonanz zu einem heftigen Mitschwingen dieser Feder, während benachbarte Federn nur wenig oder nicht schwingen, weil bei ihnen die Resonanzbedingung nicht erfüllt ist, ihre Eigenfrequenz also nicht mit der Erregerfrequenz übereinstimmt. Für die heftig schwingende Feder kann an der Skala die Frequenz abgelesen werden.

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Zungenfrequenzmesser." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/zungenfrequenzmesser (Abgerufen: 20. May 2025, 00:01 UTC)

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Beschreibung mechanischer Schwingungen

Eine mechanische Schwingung ist eine zeitlich periodische Bewegung eines Körpers um eine Ruhelage. Solche Schwingungen kann man

  • in verschiedener Weise aufzeichnen,
  • in einem y-t-Diagramm darstellen oder
  • mithilfe solcher physikalischer Größen wie der Auslenkung, der Amplitude, der Schwingungsdauer (Periodendauer) und der Frequenz charakterisieren.

Fadenpendel

Ein Fadenpendel ist ein einfacher mechanischer Schwinger, bei dem ein an einer Aufhängung befestigter Körper, der näherungsweise als punktförmig angesehen werden kann, in einer Ebene hin- und herschwingt.
Die Schwingungsdauer (Periodendauer) eines solchen Fadenpendels hängt nur von der Länge des Pendels und davon ab, wo sich das Pendel befindet.

Federschwinger

Ein Federschwinger oder Federpendel ist ein einfacher mechanischer Schwinger, bei dem ein an einer elastischen Feder befestigter Körper, der näherungsweise als punktförmig angesehen werden kann, in einer Richtung hin- und herschwingt.
Die Schwingungsdauer (Periodendauer) eines solchen Federschwingers hängt von der Masse des Pendelkörpers und von den elastischen Eigenschaften der Feder ab.

Schwingende Flüssigkeitssäulen und schwimmende Körper

Harmonische mechanische Schwingungen werden nicht nur von Federschwingern und Fadenpendel durchgeführt. Lässt man eine Flüssigkeitssäule in einem U-förmigen Rohr hin- und herschwingen, so führt diese Flüssigkeitssäule ebenfalls harmonische Schwingungen aus, wobei die Schwingungsdauer nur vom Rohrdurchmesser und vom Volumen der eingefüllten Flüssigkeit abhängig ist.
Auch ein Körper, der in einer Flüssigkeit schwimmt, kann eine harmonische Schwingung ausführen, wobei die Schwingungsdauer in diesem Falle von den Dichten des Körpers und der Flüssigkeit sowie von den Abmessungen des Körpers abhängig ist.

Gedämpfte harmonische Schwingungen

Mechanische Schwingungen können ungedämpft oder gedämpft verlaufen. Solche ungedämpften Schwingungen treten immer dann auf, wenn ein Schwinger einmalig angeregt wurde und sich selbst überlassen bleibt, also freie Schwingungen ausführt, wie das z.B. bei einer einmal angeschlagenen Saite einer Gitarre der Fall ist. Aufgrund von Reibungseffekten wird dann ständig mechanische Energie in thermische Energie umgewandelt. Damit verringert sich die Amplitude der Schwingungen.
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