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Berechnung Eigenfrequenz


 
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Stehende Wellen :: Wieso erklingen Obertöne  
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sattlera



Anmeldedatum: 10.03.2010
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: Do März 11, 2010 9:58 am    Titel: Berechnung Eigenfrequenz Antworten mit Zitat

Hallo Leute! Ich hoff ihr könnt mir weiterhelfen!
Ich würde gerne annäherungsweise die eigenfrequenz einer Hefe berechnen?? Vielleicht kennt ihr eine Allgemeine Formel oder ein berechnungsprogramm (wenns geht Freeware)
Schon mal danke im Voraus!!
lg Alex
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Hausmann



Anmeldedatum: 04.11.2009
Beiträge: 316

BeitragVerfasst am: Do März 11, 2010 9:42 pm    Titel: Antworten mit Zitat

'tschuldigung: Was ist Hefe [Harfe??] beziehungsweise deren Frequenz?
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sattlera



Anmeldedatum: 10.03.2010
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: Do März 11, 2010 9:52 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ich beginne derzeit eine Diplomarbeit an einer Weinbauschule und ich möchte versuchen einzelne Hefezellen mittels Frequenzkatastrophe also anregung der Eigenfrequenz zu zerstören und jetzt wollte ich nur wissen in welchem frequenzbereich sich dass bewegen wird...

Größe: 5-10 μm
Zellwanddicke: 0,7-0,8μm
Elastizitätsmodul: 10^3 – 10^4 Pa

schon mal danke im voraus
lg Alex
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Frank



Anmeldedatum: 06.05.2009
Beiträge: 460

BeitragVerfasst am: Fr März 12, 2010 9:26 am    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
ich möchte versuchen einzelne Hefezellen mittels Frequenzkatastrophe also anregung der Eigenfrequenz zu zerstören und jetzt wollte ich nur wissen in welchem frequenzbereich sich dass bewegen wird...


Um ein Objekt durch Anregung der (mechanischen) Eigenfrequenz zu zerstören sind mehrere Voraussetzungen nötig.

Logischerweise sollte man die Eigenfrequenz(-en) kennen, also entweder rechnerisch oder expermimentell ermitteln.
Um dies zu berechnen (FEM-Analyse) braucht man wenigstens die genaue Geometrie und Masseverteilung sowie den Verlauf der Materialkennwerte (E-Modul).
Weiterhin steht die Frage, wie man die Erregerfrequenz auf das Objekt bringt. Wenn überhaupt, so wird diese in Deinem Falle wohl im oberen Ultraschallbereich liegen. Eventuell müsste die Zelle in einer Flüssigkeit (Wasser) vorliegen.

Allerdings wird nicht jedes mit Eigenfrequenz erregte Objekt auch zerstört, da die Dämpfungseigenschaften dies verhindern können. Vermutlich liegt da Dein größeres Problem. Aufschluss gibt darüber eine "FEM-Response-Analyse".

Ich könnte mir aber eine Variante vorstellen, bei der mittels einer oder mehrerer Ultraschallquellen in einer Flüssigkeit Kavitationsbläschen erzeugt werden, die bei Implosion zur Zerstörung der in der Flüssigkeit befindlichen Zellen führen. Das hat allerdings weniger mit den Eigenfrequenzen der Zelle zu tun.

_________________
MfG. Frank
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sattlera



Anmeldedatum: 10.03.2010
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: Fr März 12, 2010 11:33 am    Titel: Antworten mit Zitat

Also erst mal danke für deine schnelle antwort.
Ich denke in meiner Schule befindet sich diverses Fachpersonal, dass sich mit dem exakten aufbau, bzw der zusammensetzung von Hefezellen auskennt, das würde also eher das geringere Problem darstellen...
Was ich mir bereits auch überlegt habe ist, ob die Hefezellwand die Eigenfrequenz nicht abdämpft, hier wäre also fraglich ob dies mit der verstärkung der Amplitude trotzdem zu einer Frequenzkatastrophe führen würde... Kannst du mir ein Programm zur FEM-Analyse(bzw. zur FEM-Response-Analyse) empfehlen, das vllt. auch als Freeware zur verfügung steht??
Ich dachte bei der Vorgehensweise daran, zuerst die Eigenfrequenz (grob?) auszurechen und dann den wein, der einen mir bekannten Hefestamm enthält mit einer in diesem bereich variirenden Frequenz zu behandeln und danch im Mikroskop die veränderung zu beurteilen...
Denkst du dass das so funktionieren könnte??

lg Alex
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Frank



Anmeldedatum: 06.05.2009
Beiträge: 460

BeitragVerfasst am: Fr März 12, 2010 4:04 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Was ich mir bereits auch überlegt habe ist, ob die Hefezellwand die Eigenfrequenz nicht abdämpft, hier wäre also fraglich ob dies mit der verstärkung der Amplitude trotzdem zu einer Frequenzkatastrophe führen würde


Eine Verstärkung der Amplitude bringt in solchen Fällen normalerweise wenig, da dann auch die Dämpfung stärker wirkt. Die "Frequenzkatastrophe" zeichnet sich ja gerade dadurch aus, dass mit geringen Amplituden (der richtigen Frequenz) große Wirkung erreicht werden kann. Voraussetzung ist dafür aber nun mal eine niedrige Dämpfung.

Zitat:
Kannst du mir ein Programm zur FEM-Analyse(bzw. zur FEM-Response-Analyse) empfehlen, das vllt. auch als Freeware zur verfügung steht??


Ich habe vor ein paar Jahren mal mit Ideas gearbeitet. Das gibt es aber wohl nicht als Freeware. Eventuell bekommt man ja eine 30-Tage Demo-version einer FEM-Software. Für Schüler und Studenten gibt es auch manchmal Sonderversionen.


Zitat:

....Denkst du dass das so funktionieren könnte??


Ich habe echt keine Ahnung, aber schreib mal, wenn Du Ergebnisse hast. Das interessiert mich.

_________________
MfG. Frank
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Frank



Anmeldedatum: 06.05.2009
Beiträge: 460

BeitragVerfasst am: Fr März 12, 2010 4:23 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn ich mich nicht vertippt habe liegt die Wellenlänge einer Frequenz von 160MHz (Ultraschall) im Wasser bei ca. 9µm.
Das entspricht ungefähr der Dimension der Zellen.
Ultraschallwellen sind Longitudinalwellen. Damit würde beim Durchlaufen eines Wellenzuges durch die Zelle diese maximal gedehnt und wieder gestaucht.
Es könnte ja sein, dass dies schon zur Zerstörung führt.
Das hat dann aber nichts mit der Eigenfrequenz der Zelle zu tun.
Da würde eine große Amplitude auch Sinn machen.

_________________
MfG. Frank
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sattlera



Anmeldedatum: 10.03.2010
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: Di März 16, 2010 12:54 pm    Titel: Antworten mit Zitat

vielen dank für die info!! Ich habe das jetzt noch einmal mit meinem Physikprof. besprochen und er meint, dass dieses Thema zwar sehr interessant ist, man aber sehr teure apperate benötigt, die unsere schule leider nicht besitzt... aber was ich nicht verstehe ist, warum man nicht einfach einen frequenzgenerator benutzen kann, den unsere schule durchaus besitzt?? ich hätte mir gedacht, ich könnte einfach -wenn deine berechnungen mit dem frequenzbereich der hefe übereinstimmen- einen Wein z.b. im bereich 140 - 180 MHz mit dem generator anregen und die veränderung unter dem mikroskop beobachten und je nach dem, feinabstimmungen vornehmen...
lg Alex
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Frank



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Beiträge: 460

BeitragVerfasst am: Di März 16, 2010 1:38 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
aber was ich nicht verstehe ist, warum man nicht einfach einen frequenzgenerator benutzen kann, den unsere schule durchaus besitzt??


Was verstehst Du unter einem Frequenzgenerator?
Wenn dieser nur elektrische Wechselspannung dieser Frequenzen erzeugt, benötigt man ja noch einen Wandler (geeigneter Lautsprecher), der diese Frequenzen in mechanische Schwingungen, also (Ultra-)Schallwellen umwandelt.
Normale Lautsprecher sind für solche Frequenzen ja nicht ausgelegt.
Wie steht es mit der Leistung des Generators? Muss man das Signal erst noch verstärken?

Oder handelt es sich bei dem Frequenzgenerator schon um einen Ultraschallsender mit regelbarer Frequenz?

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MfG. Frank
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