So Leute, dann kommen wir direkt mal zur Sache. Was ihr hier seht, ist eine periodische Bewegung. Man nennt es periodisch, weil die Schaukel nach einer bestimmten Zeit wieder an den Ausgangsort zurückkehrt und dabei die gleiche Richtung und Geschwindigkeit hat.
Äh, wat? Schauen wir uns das einmal genauer an. Wenn wir die Schaukel von hier oben loslassen, dann schwingt sie zur anderen Seite aus.
Dabei hat sie eine bestimmte Geschwindigkeit und eine Richtung, in die sie schwingt. Wenn sie nun auf der anderen Seite am höchsten Punkt angekommen ist, bleibt die Schaukel für einen Sekundenbruchteil stehen und ändert dann wieder ihre Richtung. Diesen Punkt nennt man den Umkehrpunkt.
Hier ist die Geschwindigkeit für einen ganz kurzen Zeitpunkt gleich 0. Und an diesem Punkt wechselt die Schaukel und schwingt zum Startpunkt zurück. Nehmen wir nochmal ein anderes Beispiel. Stellt euch vor, ihr habt einen Flummi in der Hand und werft ihn Richtung Boden. Dabei hat er eine bestimmte Geschwindigkeit, mit der er auf den Boden prallt und dann wieder nach oben springt. Und auch das ist eine periodische Bewegung, weil der Flummi erst nach unten fällt und am Boden dann seine Richtung ändert und wieder hochfliegt.
Okay, wir wissen nun also, was eine periodische Bewegung ist. Aber es gibt noch zwei weitere Begriffe, die ihr auch unbedingt kennen solltet, nämlich die Periodendauer und die Frequenz. Fangen wir mal mit der Periodendauer an.
Die wird in der Physik mit einem großen T abgekürzt. Aber wofür steht sie überhaupt? Ganz einfach. Die Periodendauer gibt an, wie viel Zeit ein Objekt für eine vollständige Bewegung benötigt.
Also wie lange dauert es zum Beispiel, bis die Schaukel einmal komplett durchschwingt und dann wieder an ihrem Startpunkt ist. Die Einheit der Periodendauer ist Sekunde, also klein s, ist ja eine Zeitdauer. Wenn wir unsere Schaukel jetzt loslassen, schwingt sie einmal bis zum Umkehrpunkt wechselt ihre Richtung und schwingt zurück zum Startpunkt.
Dafür hat sie jetzt etwa 3 Sekunden gebraucht und das ist dann unsere Periodendauer. Wie gesagt, ist gar nicht so schwer. Und die Periodendauer hängt fest mit der Frequenz zusammen.
Das Wort Frequenz kommt aus dem Lateinischen und heißt so viel wie Häufigkeit. Darunter können wir uns schon mehr vorstellen. Sie hat das Formelzeichen klein f und ist sozusagen ein Maß dafür, wie schnell die Wiederholungen aufeinander kommen.
folgen. Also wie schnell laufen die Periodendauern hintereinander ab? Die Frequenz lässt sich ganz einfach aus der Periodendauer berechnen.
Dazu rechnet man einfach 1 durch t. Hier ein kleines Beispiel. Unsere Periodendauer der Schaukel ist 3 Sekunden lang.
Wenn wir daraus jetzt unsere Frequenz berechnen wollen, teilen wir 1 einfach durch 3. Und daraus kommen dann 0,33. Die Einheit der Frequenz ist übrigens Hertz, abgekürzt mit Hz. Das ist also die Frequenz.
So Leute, dann haben wir so gut wie alles abgehakt, aber eine Sache haben wir noch für euch. Wir schauen uns jetzt nochmal eine besondere periodische Bewegung an, nämlich die Schwingung. Man kann sagen, jede Schwingung ist eine periodische Bewegung, aber nicht jede periodische Bewegung auch eine Schwingung.
Kreisbewegungen zum Beispiel gehören zu den periodischen Bewegungen, aber noch lange nicht zu den Schwingungen. Aber was macht so eine Schwingung jetzt überhaupt aus? Man bezeichnet die Bewegung eines Körpers als Schwingung, wenn er zwei Voraussetzungen erfüllt. Die erste wäre, dass der Körper eine stabile Gleichgewichtslage besitzt.
Das ist die Position, die der Körper immer wieder einnimmt, ohne dass man ihn irgendwie bewegen müsste. Die Schaukel beispielsweise besitzt auf jeden Fall eine stabile Gleichgewichtslage. Die hängt ja einfach nur runter und würde nach einer bestimmten Zeit immer wieder an diese Position zurückkehren.
Die stabile Gleichgewichtslage wird übrigens auch Ruhelage oder Nulllage genannt. Ist ganz logisch, würde man die Schaukel nicht bewegen, würde sie auch ruhen und diese Position einnehmen, daher Ruhelage. Die zweite Voraussetzung ist auch ganz simpel. Sie sagt nämlich aus, dass ein Körper immer wieder eine periodische Bewegung durch diese Ruhelage macht.
Also wie eben bei der Schaukel immer wieder durch den Nullpunkt schwingt und dann am Umkehrpunkt die Richtung ändert und zurückschwingt. Wenn diese zwei Voraussetzungen erfüllt sind, nennt man die Bewegung eine Schwingung. Wir können also sagen, dass Schaukeln eine Schwingung ist.
So Leute, hier nochmal alles im Schnelldurchlauf. Bei einer periodischen Bewegung kehrt ein Objekt nach einer bestimmten Zeit wieder an den Ausgangsort zurück. Dabei hat das Objekt die gleiche Richtung und Geschwindigkeit. Die Zeit, die das Objekt benötigt, um diese Bewegung vollständig durchzuführen, nennt man Periodendauer.
Und die Frequenz gibt an, wie oft sich ein Vorgang während einer Zeitspanne wiederholt. Außerdem gehört die Schwingung zu den periodischen Bewegungen. Hierfür sind zwei Voraussetzungen zu beachten. Das Objekt, was sich bewegt, muss eine stabile Gleichgewichtslage besetzen. Und sie muss eine periodische Bewegung durch diese Gleichgewichtslage machen.
Du willst passende Aufgaben zu diesem Video? Dann klick jetzt hier und hol dir die SimpClub App. Dort findest du Aufgaben auf Klausurniveau und mit einfachen Lösungswegen, sodass du alles verstehst.
Also klick jetzt hier und hol dir die App. Bis gleich!