ZIEL

Es sollen die Anregungsbedingungen für das Aufschaukeln bzw. das Abklingen einer harmonischen Schwingung "experimentell" ermittelt werden.

BESCHREIBUNG

Die harmonische Schwingung einer Kugel wird auf dem Bildschirm simuliert. Durch Tastendruck kann der Experimentator kurzzeitig Kräfte auf die Kugel "ausüben". Da die Kugel sofort auf die Kräfte reagiert, können optimale Bedingungen herausgefunden werden, unter denen eine Schwingung angefacht oder zum Abklingen gebracht werden kann. Da außer der sichtbaren Bewegung auch der Zeit-Ort-Graph und der Zeit-Kraft-Graph dargestellt werden, können die Anregungsbedingungen (1) "Kraft im richtigen Rhythmus" (Erregerfrequenz ¸ Eigenfrequenz) und (2) "zum richtigen Zeitpunkt" (mit einer geeigneten Phasenverschiebung zwischen erregender Kraft und Auslenkung) herausgefunden werden.

Intuitiv finden die Schüler schnell heraus, welchen Zeitverlauf sie ihrer Kraft geben müssen.

EINSATZMÖGLICHKEITEN

Bei der ersten Behandlung der erzwungenen Schwingung: Demonstrations"experiment" oder häusliches Experiment am schülereigenen Computer

FRAGESTELLUNGEN

• Frequenz und Phasenverschiebung der erregenden Kraft bei einer erzwungenen Schwingung (Anregungsbedingung)

• Wovon und wie hängt die Schwingungsdauer eines Pendels ab?

HINWEISE ZUM EINSATZ

Beginn des Themas "erzwungene Schwingungen" mit diesem Programm. Dann Realexperiment (bei dem die Verhältnisse in der Regel nicht so leicht zu durchschauen sind). Formulierung der Resonanzbedingung in der vagen, oben angegebenen Form. Übergang zur erzwungenen Schwingung bei sinusförmiger Erregung, z.B. auf der Luftkissenfahrbahn. Dann Formulierung der präziseren Resonanzbedingung mit Frequenz und Phasenbeziehung. Deutung der Resonanz z.B. mit dem Programm LEISTRES.

MENÜPUNKTE	zurück
I DESK	I.1 Quit Beendet das Programm. I.2 Start Beginnt eine neue Bewegung. Erst danach wird dem Pendel durch Betätigung der Tasten <+> oder <-> Energie zugeführt. I.3 Info Informiert über das Programm, erläutert einige der Fra gestellungen, die mit Hilfe des Programms bearbeitet werden können. I.4 Autor Nennt den Autor des Programms. I.5 Lizenz Bringt die Adresse des Lizenznehmers auf den Bildschirm.
II PARAMETER	II.1 Masse m Erfragt die Masse des schwingenden Körpers. II.2 Federhärte D Erfragt die Federkonstante D des Pendels. II.3 Dämpfungskonst. ß Erfragt die Dämpungskonstante ß. II.4 Uhr starten Setzt die Uhrzeit auf 0 und startet erneut. II.5 Parameter zeigen Bringt m, D und ß auf den Bildschirm.
III AUSGABE	III.1 Bildschirm löschen Löscht den Bildschirm ohne die Bewegung zu unterbrechen. III.2 Hardcopy Gibt einen wählbaren Bildschirmausschnitt über einen EPSON-kompatiblen Nadeldrucker (8 Bit oder 24 Bit) an der Schnittstelle LPT1 aus.
IV 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)