Vertiefung
Zur Orientierung
In diesem Abschnitt geht es um eine alternative Charakterisierung von harmonischen Schwingungen.
Schwingungen modellieren
Bei einer Schwingung wird der schwingende Körper ständig beschleunigt und abgebremst. Die Ursache hierfür ist eine auf den Körper wirkende Kraft $F$. Im Applet wird diese Kraft mit einem blauen Pfeil dargestellt. Probiere das selbst aus.
Zum Herunterladen: kraftschwingung.ggb
Aufgabe 1
Begründe, warum der Kraftpfeil immer in Richtung der Ruhelage zeigt.
Aufgabe 2
Nach dem Newtonschen Kraftgesetz gilt $F = m \cdot a$: Wenn der Körper die Masse $m$ hat, dann bewirkt die Kraft $F$ eine Beschleunigung $a$ mit $F = m \cdot a$.
Begründe: Eine harmonische Schwingung liegt vor, wenn die verursachende Kraft stets proportional zur momentanen Auslenkung $s$ ist und dabei in Richtung der Ruhelage wirkt, d.h. wenn $F = - c \cdot s$ (mit einer Proportionalitätskonstante $c$) gilt.
Aufgabe 3
Im Eingangsvideo wird die Schwingung des Körpers von einer Feder verursacht. Nach dem Hookschen Gesetz gilt $F = - D \cdot s$ (mit einer Federkonstanten $D$). Wie hängt die Schwingungsdauer $T$ von der Masse $m$ des Körpers und der Federkonstanten $D$ ab? Beschreibe diese Abhängigkeit mit einer Formel.
