Was ist schwingung?

Schwingung

Eine Schwingung ist eine zeitliche periodische Veränderung einer physikalischen Größe um einen Gleichgewichtswert. Sie ist ein grundlegendes Phänomen in der Physik und tritt in vielen Bereichen auf, von mechanischen Systemen bis hin zu elektromagnetischen Feldern.

Arten von Schwingungen:

• Freie Schwingung: Eine Schwingung, die ohne äußere Einwirkung abläuft. Die Frequenz wird durch die Eigenschaften des Systems bestimmt. (Freie%20Schwingung)
• Erzwungene Schwingung: Eine Schwingung, die durch eine äußere periodische Kraft angeregt wird. Die Frequenz wird durch die Frequenz der anregenden Kraft bestimmt. (Erzwungene%20Schwingung)
• Gedämpfte Schwingung: Eine Schwingung, deren Amplitude im Laufe der Zeit abnimmt aufgrund von Energieverlusten (z.B. durch Reibung). (Gedämpfte%20Schwingung)
• Ungedämpfte Schwingung: Eine idealisierte Schwingung ohne Energieverluste, bei der die Amplitude konstant bleibt.

Wichtige Kenngrößen:

• Amplitude: Der maximale Wert der Auslenkung von der Ruhelage.
• Frequenz (f): Die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit (gemessen in Hertz, Hz).
• Periode (T): Die Zeit, die für eine vollständige Schwingung benötigt wird. Es gilt: T = 1/f.
• Kreisfrequenz (ω): ω = 2πf.
• Phase: Beschreibt den Zustand der Schwingung zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Mathematische Beschreibung:

Schwingungen können mathematisch durch trigonometrische Funktionen wie Sinus oder Kosinus beschrieben werden. Die einfachste Form ist die harmonische Schwingung:

x(t) = A * cos(ωt + φ)

Dabei ist:

• x(t) die Auslenkung zur Zeit t
• A die Amplitude
• ω die Kreisfrequenz
• φ die Phasenverschiebung

Anwendungen:

Schwingungen spielen in vielen technischen Anwendungen eine wichtige Rolle, z.B. in:

• Schwingungsanalyse: Zur Überwachung und Diagnose von Maschinen und Anlagen.
• Schwingungstilgung: Zur Reduzierung unerwünschter Schwingungen in Konstruktionen.
• Schalltechnik: Bei der Erzeugung und Übertragung von Schallwellen.

Beispiele für Schwingungen:

• Pendel
• Feder-Masse-System
• Schallwellen
• Elektromagnetische Wellen
• Schwingungen in elektronischen Schaltungen