Erzwungene Schwingung und Resonanz mit Cobra DigiCart

Prinzip

Als Schwingungen werden wiederholte zeitliche Schwankungen von Zustandsgrößen eines Systems bezeichnet. Schwingungen lassen sich durch die Angabe der Amplitude und der Frequenz charakterisieren. Die Amplitude beschreibt das Ausmaß der Schwingung aus einer definierten Ruhelage. Die Frequenz gibt an, wie viele Schwingungen das System in einer Sekunde durchführt. Die Frequenz ist der Kehrwert der Periodendauer einer Schwingung.

Erzwungene Schwingung: Bei der erzwungenen Schwingung wird dem System eine äußere Frequenz aufgezwungen. Als Beispiel soll ein mechanisches Masse-Feder-System dienen.

Vorteile

• Kostenlose Messsoftware DigiCartAPP für alle mobilen Endgeräte und alle Betriebssysteme (Windows, Android, iOS).
• Besonders verständliche und didaktisch aufbereitete Versuchsbeschreibung in der DigiCartAPP aufrufbar.
• Vollständige Auswertefunktion für die Messdaten direkt in der DigiCartAPP.
• DigiCart:
  • Langlebige Lithium-Ionen-Akkus mit Ladeschutzfunktion
  • Übertragung der Messdaten über Bluetooth 4.0
  • Integrierte Sensoren (Kraft-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Positionssensor)
• Digitale Messwerterfassung:
  • Zukunftsorientiert unterrichten: Einbindung in den digitalen naturwissenschaftlichen Unterricht mit Tablets oder Smartphones.
  • Erhöhte Motivation bei Schüler/innen durch Nutzung der intuitiven DigiCartAPP.
  • Steigerung der Medienkompetenz.

Aufgaben

1) Untersuchen sie qualitativ das Amplitudenverhalten in Abhängigkeit von der Anregungsfrequenz.

2) Untersuchen sie quantitativ die Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von der Masse.

Lernziele

In diesem Versuch lernen die Schüler/-innen etwas über das Verhalten erzwungener Schwingungen. Die Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von der Masse wird untersucht.