PHYSIK-LERNEN MIT DEM COMPUTER

Simulation einer freien anharmonischen Schwingung  
PROGRAMM:   ANHARMON

Horst Hübel
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INHALT

Bildschirmfoto einer anharmonischen Schwingung zum Potenzial x4

ZIEL

Eine ungedämpfte anharmonische Schwingung für einfache Potentiale der Form D¨xn (mit wählbarem natürlichem Exponenten n) soll dargestellt und untersucht werden.

BESCHREIBUNG

Nach der Wahl des Potentials und der Parameter des Pendels wie schwingende Masse m, Kraftkonstante D und Anfangsbedingungen (Anfangsort x0 und Anfangsgeschwindigkeit v0) werden je nach Wunsch dargestellt: die Bewegung selbst, die Bewegung im "Potentialtopf", Ort x(t) oder Geschwindigkeit v(t) in Abhängigkeit von der Zeit. Durch die Wahl der Anfangsbedingungen läßt sich - außer bei der harmonischen Schwingung (für n = 2) die Schwingungsdauer beeinflussen.

Es soll die Besonderheit der harmonischen Schwingung herausgestellt werden, dass die Schwingungsdauer hier unabhängig von der Amplitude ist.

Gleiches Potenzial, größere Amplitude => geänderte Schwingungsdauer


FRAGESTELLUNGEN


EINSATZMÖGLICHKEITEN


Mechanik 11. Klasse: Im Zusammenhang mit der harmonischen Schwingung, um ihre Besonderheit hervorzuheben: Unabhängigkeit der Schwingungsdauer T von der Amplitude

Geeignet als Demonstrations"versuch" bzw. als häuslicher Schülerversuch.

MENÜPUNKTE                                                                                                                                 zurück
I DESK I.1 QUIT Beendet das Programm.

I.2 START Beginnt eine neue Bewegung. Erst danach wird dem Pendel durch die Tasten <+> oder <-> Energie zugeführt.

I.3 INFO Informiert über das Programm, erläutert einige der Fragestellungen, die mit Hilfe des Pro gramms bearbeitet werden können.

I.4 AUTOR Nennt den Autor des Programms.

I.5 LIZENZ Bringt die Adresse des Lizenznehmers auf den Bildschirm.

II MODUS II.1 BEWEGUNG ZEIGEN Es wird gezeigt, wie sich die Pendelmasse im Potentialtopf bewegt.

II.2 GESCHWINDIGKEIT v MITZEICHNEN   Üblicherweise wird nur der Ort x(t) in Abhängigkeit von der Zeit gezeichnet. Mit dieser Option wird in das gleiche Koordinatensystem auch die Geschwindigkeit v(t) gezeichnet.
III PARAMETER III.1 EXPONENT n DES POTENTIALS     Erfragt die Potentialform.

III.2 MASSE m    Erfragt die Masse des schwingenden Körpers.

III.3 KRAFTKONSTANTE D Erfragt die Konstante D (entsprechend der Federhärte bei der harmonischen Schwingung).

III.4 ANFANGSORT X0   Erfragt den Anfangsort x0. Mit Anfangsort und Anfangsgeschwindigkeit läßt sich die Amplitude beeinflussen und damit - bei manchen Potential formen - die Schwingungsdauer.

III.5 ANFANGSGESCHWINDIGKEIT V0   Erfragt die Anfangsgeschwindigkeit v0.

III.6 ZEITSCHRITT dt   Erfragt den Zeitschritt für die Simulation.

III.7 PARAMTER ZEIGEN   Bringt alle Parameter auf den Bildschirm.
IV AUSGABE IV.1 BILDSCHIRM LÖSCHEN Löscht den Bildschirm ohne die Bewegung zu unterbrechen.

IV.2 HARDCOPY Gibt einen wählbaren Bildschirmausschnitt über einen EPSON-kompatiblen Nadeldrucker (8 Bit oder 24 Bit) an der Schnittstelle LPT1 aus.
V MAUSTASTEN IV.1 INFO Informiert über Zusatzfunktionen, die nach dem Start der Bewegung mit den Maustasten erreicht werden können:

Maustaste 1: Stoppt 1. Zeit und zeigt sie als T1 an.

Maustaste 2: Stoppt 2. Zeit und zeigt sie als T2 an.

Die Differenz beider Zeiten könnte z.B. die Schwingungsdauer sein.

Beide Maustasten: Rückkehr ins Hauptmenü. (Aufruf des Menüs dann mit <F1> oder Maustaste 1)