Schwingungsverlauf

Wird ein gedämpftes System in Ruhe liegengelassen, startet die Schwingung niemals von selbst. Eine Schwingung muss mit Energie von außen gestartet werden. Damit der Spitzenwert einer gedämpften Schwingung nicht nachlässt, muss dem System kontinuierlich oder immer wieder Energie von außen zugeführt werden, um den Verlust durch Dämpfung zu kompensieren. Schauen Sie dazu bitte folgendes Video:

Eine Schwingung kann z. B. durch einen Puls gestartet werden. Sie können einem Pendel einmalig einen Stoß mit der Hand geben. Das Pendel erreicht dann in der ersten Periode einen maximalen Spitzenwert, der anschließend sinkt. Diese Schwingung endet irgendwann, wenn alle Energie aus der Schwingung in eine andere Form (z. B. Wärme) umgewandelt worden ist.

Sie können das Pendel auch bei jeder Bewegung etwas anschieben. Dadurch steigt der Spitzenwert kontinuierlich an. Erst wenn die Dämpfung durch die Reibung genauso groß ist wie die regelmäßig zugeführte Energie, erreicht der Spitzenwert sein Maximum. So lange Sie weiter anschieben, wird die Schwingung aufrechterhalten.

Wir unterscheiden also drei Verläufe von Schwingungen: Es gibt „abklingende Schwingungen“, deren Spitzenwert über der Zeit sinkt. Bei diesen Systemen ist die zugeführte Energie kleiner als die abgegebene Energie. Der Spitzenwert einer „Dauerschwingung“ bleibt über der Zeit konstant, wenn die zugeführte Energie genau der Energie entspricht, die das System abgibt. Der Spitzenwert einer „ansteigenden Schwingung“ steigt an, so lange die zugeführte Energie größer als die abgegebene Energie ist.

Eine Energieänderung wird über eine zugeführte (positive) oder abgeführte (negative) Leistung beschrieben. Die Leistung entspricht der zeitlichen Änderung der Energie einer Energieform. Der Energieaustausch zwischen den beiden schwingenden Energieformen ist reine Blindleistung. Das gilt im Beispiel des Pendels für die Umwandlung zwischen kinetischer und potentieller Energie. Von außen zugeführte (anstoßen) oder abgeführte (Reibung) Energie wird durch Wirkleistung mathematisch beschrieben.

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