Analyse von Kraftsensor-Messwerten mit MATLAB zur Orts ... - Brichzin

4.2 Dynamische Messung - Auswertung und Ergebnisse der Messung 46
wird dadurch gedämpft, dass dem System durch Reibung Energie entzogen wird,
was zu einer exponentiellen Abnahme der Amplitude führt. Bei ca. Zeitpunkt t2
hat sich das System stabilisiert, es herrscht ein Kräftegleichgewicht zwischen der
Kraft des Magneten und der Gegenkraft der Platte, das bis Zeitpunkt t3
beibehalten wird. Dann wird nach 2s bei Zeitpunkt t3 die Spannung vom
Hubmagneten entfernt, wodurch dieser schlagartig, beschleunigt durch einen
Gummiring, der an dem Magneten angebracht ist, von der Platte zurückschnellt.
Durch den schnellen Abfall der Kraft des Magneten herrscht nun kein
Kräftegleichgewicht mehr und die Platte wird, da die Masse der Platte konstant
ist, gemäß dem zweiten Newton’schem Axiom nach F = m * a (Kraft ist gleich
Masse mal Beschleunigung), in Bewegung gesetzt, wobei die elastische Energie
der Platte in Bewegungsenergie umgewandelt wird, was, genauso wie schon beim
Eintreffen des Impulses beschrieben, zu einem Ausschwingen der Platte führt, bis
sie sich ca. bei Zeitpunkt t4 auf ihrem Neutralwert stabilisiert.
Ein mechanisches Analogon hierzu ist das vertikal gedämpft schwingende
Federpendel, bei dem ebenfalls die Energie ständig zwischen kinetischer und
elastischer Energie umgewandelt wird. Stabilisiert wird das Pendel an dem Punkt,
wo Federkraft und Gewichtskraft der Masse des Pendelkörpers im Gleichgewicht
sind. Dem Aufbringen des Impulses auf die Platte entspräche das Fallenlassen des
Pendelgewichtes und das anschließende Einpendeln auf der Ruheposition. Dem
schlagartigen Entfernen des Hubmagneten entspräche das Abtrennen des im
Gleichgewicht mit der Feder befindlichen Pendelgewichtes und das anschließende
Ausschwingen der Feder.
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