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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.

Eine mechanische Welle ist die Ausbreitung einer mechanischen Schwingung im Raum. Beispiele für mechanische Wellen sind Wasserwellen, Schallwellen oder Erdbebenwellen.
Mechanische Wellen können beschrieben werden

• mit Ort-Zeit- und Weg-Zeit-Diagrammen,
• mit solchen physikalischen Größen wie Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge und Frequenz,
• mit einer Wellengleichung.

Schon im Altertum wurde mithilfe von Sonnenuhren die Zeit gemessen.
Viele Jahrhunderte lang wurden Wasser- und Sanduhren als Zeitmesser genutzt.
Entscheidende Fortschritte wurden im 16. Und 17. Jahrhundert mit der Konstruktion der ersten mechanischen Uhren (Nürnberger Ei von PETER HENLEIN) und der Nutzung von Pendelschwingungen für Uhren (HUYGENS, HOOKE) erzielt.
1929 wurde die erste Quarzuhr gebaut, 1948 die erste Atomuhr. Bei diesen Uhren tritt in 200 000 Jahren eine Abweichung von weniger als einer Sekunde auf. Über Atomuhren werden auch die Funkuhren gesteuert, die man als Wecker oder Armbanduhren kaufen kann.

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 ab von der Masse des Pendelkörpers und von den elastischen Eigenschaften der Feder.

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.

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.

Eine mechanische Welle ist die Ausbreitung einer mechanischen Schwingung im Raum. Beispiele für mechanische Wellen sind Wasserwellen, Schallwellen, Seilwellen oder Erdbebenwellen.
Mechanische Wellen können beschrieben werden

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.

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.

Schwingungen können sich wie andere Bewegungen überlagern. Das Ergebnis dieser Überlagerung hängt von den gegebenen Bedingungen ab.
Überlagern sich Schwingungen gleicher Schwingungsrichtung und gleicher Frequenz, so entstehen wieder harmonische Schwingungen, deren Amplitude von der Phasenlage der Einzelschwingungen abhängt. Bei geringem Unterschied der Frequenzen der Einzelschwingungen entsteht eine Schwebung.
Bei Einzelschwingungen deutlich unterschiedlicher Frequenz entsteht als Resultierende eine Schwingung, die nicht harmonisch ist.
Bei der Überlagerung von Schwingungen, deren Schwingungsrichtung senkrecht zueinander ist, bilden sich als resultierende Schwingungen Gebilde, die als LISSAJOUS-Figuren bezeichnet werden.

Mechanische Schwingungen und Wellen können wir an Teichen und Seen beobachten. Erdbebenwellen können zu verheerenden Zerstörungen führen. Ohne Schwingungen und Wellen wären Musikinstrumente undenkbar. Federschwinger und Fadenpendel sind einfache Schwinger, die sich gut mathematisch beschreiben lassen. Trotz der Vielfalt der Schwingungen und Wellen gibt es viel Gemeinsames. Das gilt vor allem für die Beschreibung und die Eigenschaften von mechanischen Schwingungen und Wellen. Im Test können Sie prüfen, wie sicher Ihre Kenntnisse aus diesem Themenbereich sind.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Mechanische Schwingungen und Wellen".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

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