Handreichung „Chaos“ - Josef Leisen

6. Unterrichtseinheit: Erzwungene lineare und nichtlineare Schwingungenin Experiment und ModellDidaktischer Kommentar:Der Unterricht bewegte sich in den bisherigen Unterrichtseinheiten, abgesehen von der Betonungauch nichtlinearer Beispiele, auf inhaltlich traditionellen Wegen. Auch diese Unterrichtseinheitüber erzwungene Schwingungen ist traditionell und wird lediglich durch dieSchwerpunktbildung im Hinblick auf Chaosfähigkeit ergänzt. Ein schwingungsfähiges Systemist nur dann chaosfähig, wenn es mindestens drei Freiheitsgrade besitzt. Bei den eindimensionalenSchwingungen, die bislang ausschließlich behandelt wurden, wird der dritteFreiheitsgrad durch die Außenanregung geliefert.Unterrichtsskizze:1. Freihandexperiment zu erzwungenen Schwingungen• Das bekannte Freihandexperiment mit einer Schraubenfedergroßer Masse zeigt die drei Fälle der Anregung:1. ω err > ω 0 Schwingung mit Erregerfrequenz2. Experiment zu erzwungenen gedämpften Schwingungen• Entsprechend dem Zeitansatz und den experimentellenMöglichkeiten können weitere Untersuchungen zu denerzwungenen, gedämpften Schwingungen erfolgen.Modellierungen mit dem Modellbildungssystem solltenunbedingt erfolgen. Zeitdiagramme sollten mit Phasendiagrammenverglichen werden.27