Schwingungsenergie
Fachbezug
Potentielle Energie, kinetische Energie. Gesamtenergie, Reibungsverluste.
Aufgabe
Die potentielle Energie ergibt sich aus der Hubarbeit, die beim Hochheben eines Körpers im Gravitationsfeld verrichtet werden muss. Sie wandelt sich bei der Schwingung in kinetische Energie um, wenn sich der Pendelkörper nach unten bewegt und dabei schneller wird (Beschleunigungsarbeit).
Die kinetische Energie ist am größten, wenn der Pendelkörper durch die Ruhelage schwingt. Sie nimmt beim Hochsteigen des Körpers wieder ab - der Körper wird langsamer und kommt im höchsten Punkt zum Stillstand: Jetzt, am "Umkehrpunkt" ist die potentielle Energie wieder maximal. Die Bewegung kehrt sich um - eine periodische Bewegung, Schwingung, findet statt.
Bei der periodischen Bewegung wird wiederkehrend potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt und umgekehrt. Geht keine Energie - etwa durch Reibung - verloren, so bleibt die Summe aus potentieller und kinetischer Energie konstant: Eges = const.
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Ekin:
Epot: Eges: |
Aktivitäten
- Wähle zunächst die reibungslose Bewegung des Pendelkörpers. Starte die Schwingung und beobachte den Wechsel zwischen potentieller Energie und kinetischer Energie!
- Wähle die gleiche Bewegung unter dem Einfluss der Reibung. Beobachte die Gesamtenergie Eges: Sie nimmt allmählich ab.
- Nimmt die Gesamtenergie gleichmäßig ab? Erkläre, wann die Gesamtenergie rasch abnimmt, und wann sie fast konstant bleibt!
Physlet® - Davidson-College, W.Christian, M.Belloni, P.Krahmer et.al.