Dämpfungsarten(Pasco)

Kurzbeschreibung

Ein Stangenpendel ist an einen Drehwinkelsensor aufgehängt. Der Pendelkörper besteht aus einer Aluminiumplatte welche sich zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten befindet, dessen Magnetfeld sich variabel einstellen lässt. Um ein Zsammenziehen der Polschuhe zu vermeiden wird im unteren Bereich ein Abstandshalter eingebracht. Der Schwingungsverlauf des Pendels wird über den Drehwinkelsensor und einem digitalen Messwerterfassungssystem (Pasco) grafisch dargestellt.
Zunächst lassen wir das Pendel ohne Magnetfeld schwingen. Eine ungedämpfte Schwingung hat eine konstante Schwingungsenergie und damit eine konstante Amplitude. Reale Schwingungsvorgänge verlaufen aber gedämpft, da mechanische Energie in andere Energieformen umgewandelt wird. Meistens sind es wie in unserem Aufbau Reibungsvorgänge, bei denen Bewegungsenergie in Wärme verwandelt wird. Daher beobachten wir eine kleine Abnahme der Amplitude.
Nun wird ein schwaches Magnetfeld zwischen den Polschuhen erzeugt. Durch die Wirbelströme welche beim Durchschwingen des Pendelkörpers entstehen wird das Pendel schwach gedämpft. Der Verlauf der Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit zeigt eine abnehmende Exponentialfunktion.
Erhöht man den Spulenstrom und wiederholt das Experiment, so kommt die Schwingung des Pendels deutlich schneller zum Stillstand. Die abnehmende Exponentialfunktion ist aber immer noch erkennbar. .
Im nächsten Versuchsteil wird der Spulenstrom so weit erhöht, dass das Pendel nach dem Loslassen schlagartig in seinen Ruhezustand ünergeht. Das Pendel befindet sich im aperiodischen Grenzfall, also der Situation, in der die Dämpfung des schwingungsfähigen Systems gerade so groß ist, dass keine Oszillationen mehr auftreten können. In diesem Fall spricht man von einer kritischen Dämpfung..
Erhöht man nun den Spulenstrom weiter, so ist die Dämpfung so stark, dass das Pendel sehr langsam in die Nulllage zurückgeht. Dies nennen wir Kriechfall

Betriebsanweisungen: Elektrogeräte

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