Versuch 7: Resonanz [pdf - 219 KB]

Die Resonanz ist in vielen Bereichen der Physik, insbesondere in der Akustik und der
Elektrodynamik von großer Bedeutung.
Zur Versuchsdurchführung steht ein Drehpendel nach Prof. R.W. Pohl zur Verfügung (s.
Abbildung 1), mit dessen Hilfe exemplarisch erzwungene Schwingungen und
Resonanzphänomene untersucht werden sollen. Dieses schwingende System ist ein
kugelgelagertes Rad aus Kupfer mit einer an dessen Achse befestigten Spiralfeder. Das Ende der
Spiralfeder ist über einen Hebel, und dieser Hebel über einen Pleuel, mit der Kurbel eines Motors
(=Erreger) verbunden.
Befindet sich der Motor in Ruhe und fehlte die Stromversorgung der Wirbelstrombremse, führt
das schwingende System freie Drehschwingungen im Bereich der Eigenfrequenz aus. Bei der
erzwungenen Schwingung fungiert der Motor als Erreger und die Wirbelstrombremse als
Dämpfung des Systems.
Die für den dritten Versuchsteil zu ermittelnde Resonanzkurve veranschaulicht die
Schwingungsamplitude in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz.
1: Skala
2: Zeiger des schwingenden Systems
3: schwingendes System
4: Spiralfeder
5: Elektromagnet (Wirbelstrombremse)
6: Drehzahleinstellung, fein
7: Drehzahleinstellung, grob
8: Antriebsrad und Exzenter
Abb. 1: Drehpendel nach Prof. R.W. Pohl
2 Versuch 1: Bestimmung der Eigenfrequenz f
eigen
2.1 Versuchsdurchführung
Im ersten Versuchsteil soll der Nachweis erbracht werden, dass die Eigenfrequenz des
Drehpendels unabhängig von der Schwingungsweite des Rades ist. Hierbei werden je zwei
Zeitmessungen bei den Anfangsamplituden von 2, 4, 6, …, 20 Skalenteilen notiert.
Damit das Drehpendel freie Drehschwingungen ausführen kann muss der Motor ruhen und
auch die Wirbelstrombremse nicht über die Stromversorgung angeschlossen sein.
Die Messungen erfolgen mit einer Stoppuhr für 10 Bewegungsperioden. Die Genauigkeit des
Ergebnisses lässt sich durch Bildung des Mittelwertes, aus den zwei Zeitmessungen für die
Periodendauer, verbessern.
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