Ge­dämpf­te Schwin­gun­gen

Die Schüler/-innen kennen das charakteristische Merkmal einer gedämpften Schwingung. Sie wissen, dass bei einer gedämpften Schwingung im Gegensatz zu einer ungedämpften Schwingung die Amplitude mit der Zeit abklingt. Die Kurve, die das Abklingen der Amplitude beschreibt, können sie als Einhüllende oder Abklingkurve benennen und graphisch darstellen. Die Schüler/-innen wissen zudem, dass die Abklingkonstante auch als Abklingkoeffizient oder Dämpfungskonstante bezeichnet wird und ein Maß für die Stärke der Dämpfung ist. Die Dichte und die Viskosität des umgebenden Mediums eines schwingenden Systems erkennen sie als maßgebliche Faktoren, die die Stärke der Dämpfung beeinflussen. Außerdem verstehen sie, wie ein Stoßdämpfer in einem Fahrzeug funktioniert.

  • 40:45 min
  • 3 Aufgabenblöcke
  • 4 Arbeitsblätter
1. Aktivierung von Vorwissen
Video - 03:09 min
Ferngesteuertes Auto fährt über Tischplatte mit Unebenheiten
Federungssysteme zum Abfangen von Stößen bei Fahrzeugen
2. Einführung
Video - 04:06 min
Demonstration einer gedämpften Schwingung eines Feder-Schwere-Pendels, das in Wasser eintaucht
Definition und Ursache einer gedämpften Schwingung
3. Verständnis­sicherung
Aufgaben - 05:00 min
Aufgaben rund um Definition und Ursache einer gedämpften Schwingung
4. Erarbeitung
Video - 05:45 min
Aufzeichnung und Analyse der Schwingung eines gedämpften Feder-Schwere-Pendels in Luft und in Wasser
Einhüllende (Abklingkurve) und Abklingkonstante (Abklingkoeffizient, Dämpfungskonstante) der gedämpften Schwingung
Zeitliche Konstanz der Schwingungsdauer (Frequenz) bei der gedämpften (harmonischen) Schwingung
5. Üben und Anwenden
Aufgaben - 05:00 min
Aufgaben rund um das Prinzip einer gedämpften Schwingung
6. Vertiefung
Video - 05:44 min
Gedämpfte Schwingung eines Feder-Schwere-Pendels in einem Dämpfungsöl
Einführung der Viskosität (Zähigkeit) eines Fluids als wichtiger Faktor des Dämpfungsverhaltens
Animation der Dämpfung in einem Stoßdämpfer, der Teil eines Federbeins ist
7. Ergebnis­sicherung
Video - 03:59 min
Charakteristikum gedämpfter Schwingungen
Einhüllende (Abklingkurve) und Abklingkonstante (Abklingkoeffizient, Dämpfungskonstante) der gedämpften Schwingung
Zeitliche Konstanz der Schwingungsdauer (Frequenz)
Dichte und Viskosität (Zähigkeit) eines umgebenden Mediums
Funktionsweise eines Stoßdämpfers
8. Abschlusstest
Abschlusstest - 08:00 min
Anwendungs- und Transferaufgaben

Schülermaterial (2)

  • Abschlusstest (PDF)
  • Arbeitsblatt (PDF)

Lehrermaterial mit Lösungen (2)

  • Abschlusstest (PDF)
  • Arbeitsblatt (PDF)

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