Erzwungene Schwingungen eines Federpendels

In diesem IBE lassen sich freie gedämpfte und erzwungene Schwingungen mit einem Federpendel untersuchen. Das durch ein Luftkissen reibungsarm gelagerte Pendel lässt sich manuell auslenken oder mit dem Motor über den Exenter anregen. Die Erregerfrequenz wird am Motorsteuergerät eingestellt. Die Dämpfung ist mit einer elektromagnetischen Wirbelstrombremse über die Stromstärke mit dem Netzgerät einstellbar. Das Monitorbild ermöglicht in der Vergrößerung das Aufzeichnen von Erreger- und Pendelschwingung. Hier werden auch die momentane Erregerfrequenz und der Phasenwinkel angezeigt. Die Auslenkung des Pendels wird über den Laserpositionsdetektor mit dem Messinterface erfasst, die momentane Auslenkung des Erregers über einen Bewegungsmesswandler unterhalb des Pendels, der hier nicht sichtbar ist.

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Hinweise und Anregungen

Das Federpendel ist ein Eigenbau der ehemaligen Pädagogischen Hochschule Berlin und gehört heute zum Bestand der physikalischen Experimentiersammlung der AG Didaktik.
Nach dem Ausschalten des Motors am Steuergerät lässt sich durch Anklicken des Exenters die Auslenkung des Erregers auf Null setzen.
Die Anzeige der Phasenwinkeldifferenz ∆φ schwankt bis zum Erreichen der stationären Schwingung je nach eingestellter Dämpfung erheblich.
Die → Federkonstante D der Schraubenfeder und die → Masse m des Pendelkörpers bestimmen.
Aus diesen Werten die Eigenfrequenz des Federpendels berechnen und mit dem Messwert vergleichen.
Den Amplituden- und Phasengang des Pendels für verschiedene Dämpfungen messen und grafisch darstellen.
→ QUA-LiS-Lernmaterialien zum Themenfeld 'Mechanische Schwingungen'.
→ Demonstration der Schwingungen eines Drehpendels (Pohlsches Rad).
→ Gedämpfte elektrische Schwingung.