Gedämpfte Schwingungen und Resonanz

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  • Astronomie / Physik
  • Sekundarstufe II
  • 3 Stunden
  • Arbeitsblatt interaktiv

Wenn man es beim Thema Schwingungen über die einfache Sinus-Kurve hinaus genauer wissen möchte, reichen die zur Verfügung stehenden Hilfsmittel der Schulmathematik nicht aus. Die hier vorgestellten Java-Applets ermöglichen exakte Untersuchungen der Phänomene unter Umgehung der Lösung von Differenzialgleichungen, die in dieser Phase nicht auf dem Lehrplan stehen.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Harmonische Schwingungen gehören zu den grundlegenden Themen der Oberstufenphysik. Es bietet sich daher an, hier nicht nur bei der einfachen Schwingung stehen zu bleiben, sondern Dämpfung und Resonanz gründlich zu behandeln. Beide Phänomene werden zum Beispiel beim Thema Schwingkreis wieder benötigt. Weil die Schülerinnen und Schüler Differenzialgleichungen in dieser Phase des Unterrichts in der Regel noch nicht beherrschen, kann hier - nach der Formulierung des physikalischen Ansatzes, der auf einfachen mechanischen Grundlagen beruht - auf den "Computer als Rechenknecht" zurückgegriffen werden. Voraussetzung für die Durchführung dieser Unterrichtseinheit ist, dass die ungedämpfte Schwingung im Unterricht bereits untersucht und formelmäßig beschrieben wurde.

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • den Einfluss der Dämpfung auf eine harmonische Schwingung beschreiben können.
  • den Begriff "Halbwertzeit" erläutern und Halbwertzeiten berechnen können (optional).
  • die äußere Anregung einer Schwingung mit einer Formel beschreiben können.
  • das Verhalten schwingungsfähiger Systeme bei äußerer Anregung in Abhängigkeit von der Dämpfung beschreiben können.
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Autor
Avatar Gerhard Jenders

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