Physik Forum

[Marthi]

Hallöchen, ich hab mal wieder ne Frage

Letzte Stunde haben wir 3 Experimente zu erzwungenen Schwingungen gemacht. Das sah wie folgt aus: Zwei Fadenpendel hängen nebeneinander, die beiden sind mit einem weiteren Pendel zwischen ihnen ( in der Mitte) miteinander verbunden ( für die Kreativen: das sieht aus wie ein großes M ^^).
Das linke Pendel ist jeweils das Erregerpendel und wird zu Beginn angestoßen. Bei Versuch 1 ist die Länge des Erregerpendels (l1) kürzer als die andere Länge (l2), beim 2. Versuch sind beide gleich lang(l1 = l2) und beim 3. ist l1 größer als l2.
Die Beobachtungen : Bei gleicher Länge wird das andere Pendel auch angeregt, zu schwingen.Die Energieübertragung ist erfolgreich. Wenn eins der Pendel zum Stehen kommt, führt das andere wieder Energie zu, es fängt wieder an zu schwingen usw.

Meine Fragen: 1. Kann ich das damit erklären, dass T = 2pi * Wurzel (l /g) ? Also dass durch die gleiche Länge die Frequenz gleich ist und daher die Übertragung erfolgreich ist?
2. Und bei den beiden anderen Versuchen dann genau umgedreht? Weil unterschiedliche Längen = unterschiedliche Frequenzen und daher keine Übertragung möglich ( bzw. nur sehr gering, wie wir beobachten konnten) ?

Vielen Dank für die Antworten =)
marthi


P.S.: an den Pendel hing jeweils ein Gewicht,
dieses war jedoch gleich.

[isi1]

Besonders gelobt wird für die Darstellung solcher Probleme 'Arnold Sommerfeld'.
Link

Link 1
Link 2

Grob gesagt werden die Anstöße, die vom ersten auf das zweite Pendel übertragen werden, das in der Schwingfrequenz verstimmte Pendel manchmal phasenrichtig treffen und die Schwingung anregen, danach aber gleich wieder in entgegengesetzter Phase die Schwingung des zweiten Pendels schwächen. Die vollständige Energieübertragung tritt also nur ein, wenn die Verstimmung gering ist.

Am besten bekannt ist in diesem Zusammenhang das elektrische ZF-Bandfilter (Zwischenfrequenz beim Hochfequenzempfänger). Das ist ein gutes Analogon zum mechanischen Doppelpendel. Hierbei wird der erste Schwingkreis angeregt und vom zweiten die Spannung für die nächste Verstärkerstufe abgenommen. Je nach Kopplung erreicht man sogar zwei Frequenzen, bei denen ein Maximum an Energie übertragen wird, obwohl die beiden Schwingkreise auf die gleiche Frequenz abgestimmt sind:

[schauversuch]

Manchmal hilft auch eine Erinnerung an ein Experiment aus einer anderen Physikstunde:

Von zwei Stimmgabeln mit gleicher Frequenz wird die eine angeschlagen und nach kurzer Zeit mit der Hand wieder zur Ruhe gebracht. Man hört die andere mit demselben Ton weiter schwingen, wenn auch leiser.

Mit Stimmgabeln unterschiedlicher Tonhöhe klappt diese Energieübertragung nicht (oder nur sehr schwach, wie Du es auch bei den gekoppelten Pendeln beobachtet hast).