Frage zu mechanischen Schwingungen?
Ich weiß, dass die Frage schon mal vor gewisser Zeit gestellt wurde, die Antworten haben sich mir aber noch nicht so richtig erschlossen:
Stellt die periodische Bewegung eines Fahrstuhls zwischen Erdgeschoss und Keller eine Schwingung dar?
Mein Buch gibt schon mal an, dass es keine ist, aber warum? Ich soll mich nicht auf harmonische Schwingungen beziehen, sondern auf allgemeine. Dass die Bewegung periodisch ist, ist ja schon gegeben, aber ein Gleichgewichtspunkt fehlt, oder?
6 Antworten
aber ein Gleichgewichtspunkt fehlt, oder?
Das ist ein entscheidendes Kriterium und außerdem fehlt die Eigenschaft von Schwingungen, dass die Rückstellkraft zur Gleichgewichtslage von der Auslenkung abhängt.
Die Periodizität und die gleichmäßige Bewegung um irgend eine Ruhelage (die man sich auch passend definieren darf), sollten eigentlich reichen für eine Schwingung im mathematischen Sinne.
Im physikalischen Sinne möchte man aber auch gerne, dass eine Schwingung eine rücktreibende Kraft besitzt, also selbstständig schwingt (diese ist im harmonischen Fall dann proportional zu der Auslenkung, was dann eine Sinusförmige Schwingung zufolge hätte). Man kann also mit Energieumwandlungen (wie typischerweise potentielle in kinetische Energie und vice versa) argumentieren. Dies ist beim Fahrstuhl nicht der Fall, denn er wird von einem externen Einfluss bewegt (also durch Kabel und Motoren) und eben nicht durch natürlich auftretende Effekte.
Gut, es ist aber keine freie, mechanische Schwingung. Ohne die technische Unterstützung würde der Aufzug ja einfach stehen bleiben. Damit ist es eine rein erzwungene Schwingung, was ich aber nicht wirklich als "Schwingung" im physikalischen Sinne deute. Aber ich denke man kann sich da auch sehr über die genaue Definition streiten...
Die Definition, die ich kenne, ist:
"Eine Schwingung ist eine zeitlich periodische Änderung einer physikalischen Größe."
Aber ich will mich nicht mit Dir streiten, denn die Definitionen (gerade in der Schulphysik) sind manchmal etwas ???
Vielen Dank und viele Grüße
Wie Du selbst schon sagst: Eine mechanische Schwingung ist die periodische Bewegung eines Körpers um seine Gleichgewichtslage.
Ein Fahrstuhl hat keine Gleichgewichtslage. Oder besser deren mehrere, je nach Beladung. Bei halber Besetzung ist er an jeder Stelle ium Gleichgewicht. Bei voller Beladung will, die KAbine nach unten, leer will sie durch die Gegengewichte nach oben. Er wird durch Bremsen, Halteseile und Selbsthemmung an seiner Position gehalten und verändert diese nur durch Einleitung von äusseren Kräften.
Selbst wenn er regelmässig von oben nach unten fährt, bewegt er sich nur durch Motorkraft.
emm, 1. ist normalerweise nicht periodisch, sondern iwie zufällig, chaotisch! Gut, DAS könnte man technisch einrichten und den Fahrstuhl grundsätzlich auf und ab fahren lassen!
2. fehlt aber der sinus-förmige Verlauf, weil man schnell eine konstante Geschwindigkeit erreicht! Eher würde man eine Art DreiecksVerlauf erhalten.
Es wäre dann eine erzwungene periodische Bewegung und keine freie Schwingung.
Wenn der Fahrstuhl wirklich periodisch nach oben und untern fährt, da ist das eine Schwingung. Zwar nicht sinusförmig, aber das ist ja nicht gefordert.
Definition (zumindest in meiner Schulzeit):
"Eine Schwingung ist eine zeitlich periodische Änderung einer physikalischen Größe."
Wer fragt denn hier etwas nach einem "Gleichgewichtspunkt"?
Mein Buch gibt mir eine 2. Definition: "Eine mechanische Schwingung ist die periodische Bewegung eines Körpers um seine Gleichgewichtslage."
Auch im physikalischen Sinne ist das eine Schwingung. Welche Energien gebraucht werden, um diese Schwingung zu erzwingen, ist nicht das Thema. Darüber, dass der Fahrstuhl in dieser Betriebsart nicht sebsttätig schwingt, sind wir uns ja einig.