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Interpretieren Sie das nachstehende Diagramm der Stoßdämpferprüfung eines PKW:
Das nachfolgende Bild zeigt einen historischen Zungenfrequenzmesser (vibrating reed frequency meter).
Erläutern Sie kurz seine Funktionsweise und seinen früheren Einsatzbereich.
Dieses kurze Video zeigt ihn in Aktion:
Foto-Quelle: Wikipedia.
Schauen Sie sich dieses Video ab der Zeitmarke 06:43 an: Es zeigt den modellhaften Nachbau des Taipeh 101 mit seinem Dämpfungspendel und erläutert die physikalischen Hintergründe zu dessen Konstruktion. Bis zum Ende des Videos werden mehrere wichtige physikalische Phänomene erwähnt bzw. berücksichtigt, die das Gelingen der Modell-Konstruktion gewährleisten.
Beschreiben Sie die Maßnahme, mit der es gelingt, die Schwingung des Turms möglichst gut und schnell auf das Pendel zu übertragen.
Unmittelbar nach der Übertragung der Schwingung vom Turm auf das Pendel ist ein weiteres Phänomen zu beobachten. Beschreiben Sie dieses (Zeitmarke 11:00).
Beschreiben Sie, wie es gelingt, die (mechanische) Energie des im Turm schwingenden Pendels zu eliminieren.
An einer Stelle im Video wird betont, dass der Pendelkörper aus Wolfram besteht. Nehmen Sie dazu Stellung, indem Sie u. a. ein mögliches Missverständnis in Bezug auf die Wirkung der Masse des Pendelkörpers eines Fadenpendels auf dessen Schwingungsdauer aufklären.
Tipp
Beobachten Sie die Schwingung des angebrachten Pendelkörpers zwischen 10:30 und 10:50 und nehmen Sie Stellung dazu.
Achten Sie besonders auf die Schwingungsebene des Pendels
Schauen Sie sich dieses kurze Video an.
Beschreiben Sie Ihre Beobachtungen und begründen Sie das Verhalten der zehn Metronome.
Es gibt noch eine Reihe weiterer physikalisch interessanter Vorkommen des Resonanzphänomens, auf drei sei hier hingewiesen:
➡ Resonanz bei schwingenden Saiten eines Klaviers
➡ Resonanz eines Weinglases
➡ Akustikantrieb mit Helmholtz-Resonatoren
Der Resonanzkörper dient dazu, die Abstrahlung möglichst aller Frequenzen schwingender Saiten oder schwingender Luftsäulen gleich gut zu fördern. Keinesfalls sollte er dabei die eine oder andere Frequenz bevorzugt verstärken. Daher verhindert man sogar, dass ein Resonanzfall im physikalischen SInn mit einer bevorzugten "Verstärkung" einer bestimmten Frequenz auftritt.
Für das tägliche Leben spielt besonders der Resonanzfall eine bedeutende Rolle - im negativen wie im positiven Sinn.
Es gab und gibt manche unerwünschte bzw. sogar höchst gefährliche Situationen, in denen zu wenig oder gar völlig fehlende Dämpfung zur sog. Resonanzkatastrophe führen kann. Als wohl "berühmtestes" Beispiele ist der Einsturz der Tacoma Narrows Bridge (1940) durch Windböen anzusehen (Video 1, Video 2) oder auch aus jüngerer Zeit das Aufschaukeln der Millenniumsbridge in London (Foto) kurz nach deren Eröffnung im Sommer 2000 durch Fußgänger (Video). Aber auch unerwünschtes Mitschwingen bei nicht ausgewuchteten Rädern eines Fahrzeugs oder bei fehlerhaften Stoßdämpfern ist vielen Menschen persönlich bekannt. Entsprechende Dämpfungsmaßnahmen verhindern auch das Aufschaukeln von Hochhäusern in erdbeben- und starksturmgefährdeten Gegenden, bekanntes Beispiel: der Taipeh 101- Tower (Taipei Financial Center) in Taiwan (Video) oder auch das Wohnhaus 432 Park Ave in New York City (Video, Foto).
Ein erwünschtes Mitschwingen ist hingegen bei sehr vielen Musikintrumenten erwünscht, wenn der sog. Resonanzkörper die Abstrahlung der von ihnen erzeugten Klänge verbessern bzw. verstärken soll. Auch kann man an dieser Stelle das periodische Anschubsen schaukelnder Kinder nennen, bei dem es auf den richtigen Takt ankommt, mit dem die schaukelnde Person angestoßen wird, ähnlich wie man mit passend gesetzten Anstößen ein im Schnee oder im Sand stecken gebliebenes Fahrzeug zu kontinuierlich größeren Hin- und Herbewegungen veranlassen kann, sodass es letztendlich befreit werden kann.
Eine Suche im Internet führt schnell auf viele Videos, die vieler dieser Situationen sehr gut veranschaulichen.
Resonanzphänomene aus der Lebenswelt (1)
