2.1 Mechanik 2.1.6 Schwingungen und Wellen
Pendel mit Schreiberanschluss
Erzwungene Schwingungen - Pohlsches Pendel
Prinzip
Funktion und Verwendung Doppelkugelgelagerte Pendelstange mit längenverstellbarer Pendelmasse, integriertem Schleifpotentiometer und festem Haltestiel; verschiebbare Halter für verschiedene Kopplungsarten. Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪
Masse Pendelstange: 100 g Pendelmasse: 1 kg Pendellänge: 1 m Längenvariation: ± 20 mm Pendelauslenkung: ± 90 Grad Eingangswiderstand: 5 kOhm Maximale Betriebsspannung: 20 VDC Ausgang: 4 mm-Buchsenpaar zum Anschluss eines PC-Interfaces oder eines 2-Kanal yt-Schreibers.
Bei einem frei schwingenden System nimmt die Amplitude der Schwingung aufgrund der Dämpfung allmählich ab. Wird die Schwingung jedoch durch ein externes periodisches Drehmoment angeregt, ist die Amplitide von der Frequenz des externen Erregers und der Dämpfung abhängig. Die Eigenfrequenzen der freien Schwingung sowie die Resonanzkurven der erzwungenen Schwingung sollen für verschiedene Dämpfungswerte bestimmt werden. Dafür werden die Schwingungen mit dem Interface System in Verbindung mit dem Bewegungssensor aufgezeichnet. Aufgaben A. Freie Schwingung 1. 2. 3.
B. Erzwungene Schwingung 1.
02816-00
2.
Drehpendel (nach R.W. Pohl)
Bestimme die Schwingungsperiode und die Eigenfrequenz im ungedämpften Fall Bestimme die Schwingunsgperiode und die entsprechenden Eigenfrequenzen für verschiedene Dämpfungswerte Realisiere den aperiodischen Grenzfall und den Kriechfall
3.
Die Resonanzkurven werden bestimmt und graphisch dargestellt mittels der Dämpfungswerte von A Die Resonanzfrequenzen werden bestimmt und mit den Resonanzfrequenzwerten des freien Pendels verglichen Die Phasenverschiebung zwischen dem Torsionspendel und dem anregenden externen Drehmoment wird beobachtet für einen kleinen Dämpfungswert in der Annahme, dass in einem Fall die anregende Frequenz weit unterhalb und in dem anderen Fall weit über der Resonanzfrequenz liegt
Lernziele Kreisfrequenz, Eigenfrequenz, Resonanzfrequenz, Torsionspendel, Torsionsschwingungen, Drehmoment, Gedämpfte / ungedämpfte freie Schwingung, Erzwungene Schwingung, Verhältnis der Dämpfung, Dämpfungskonstante, Logarithmisches Dekrement, Aperiodischer Grenzfall, Kriechfall Funktion und Verwendung Drehpendel zur Erzeugung von erzwungenen und freien Schwingungen bei verschiedenen Dämpfungen. Vorteile Kugelgelagertes Kupferrad, Anregung durch integrierten Getriebemotor mit Feineinstellung, Wirbelstrombremse. Ausstattung und technische Daten Eigenfrequenz: ca. 0,5 Hz, Erregerfrequenz: 0...1,3 Hz, Skalendurchmesser: 300 mm, Motoranschluss: 24 VDC/0,65 A, Wirbelstrombremse: 0...20 V DC/2 A 11214-00
excellence in science 244
Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2132701