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Erzwungene Schwingung - Resonanzkatastrophe
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 38 Zeilen
- Wer von euch kennt die Geschichte von der Takacoma Bridge? Guck mal genau an, was passiert.
- [Musik] Und bä, das war's. Wie das passiert ist, erklären wir jetzt. [Musik]
- Fangen wir mal mit einer kleinen Vorstellungsaufgabe an. Stellt euch mal ein einfaches Seil vor. Die Farbe dürft ihr euch ausen. Vielleicht habt ihr ja
- schon mal in eurem Leben mit einem Kumpel so ein Seil in der Hand gehabt und dann habt ihr es geschwungen. Euer Seil hat sich dann bewegt hoch und
- runter, hoch und runter. Je nachdem, wie schnell ihr jetzt das Seil angeregt habt, also wie schnell ihr mit der Hand hin und her geschwungen seid, hat sich
- das Seil anders verhalten. Manchmal gab es einen Kuddelmuddel. Dabei hat sich das Seil fast nicht oder nur ganz komisch bewegt.
- Manchmal habt ihr eure Hand aber genauso schnell bewegt, dass das Seil eine schöne Schwingung ausgeprägt hat. Teilweise wurde die Schwingung dabei so
- stark, dass es euch das Seil aus der Hand gerissen hat. Habe ich recht? Das kennt ihr zu 100% alle, dass euch das Seil aus der Hand gerissen wurde. Wenn
- so etwas passiert, dann sprecht ihr von einer erzwungenen Schwingung oder allgemeiner Resonanz. Resonanz bedeutet, dass das Seil immer
- stärker schwingt. Und wenn ihr mit eurer Hand mit einer gewissen Frequenz mitschwingt, dann regt ihr diese Resonanzschwingung immer mehr an. Ihr
- fügt der Schwingung durch eure Handbewegung immer mehr Schwingungsenergie hinzu. Solange bis die Schwingung so stark ist, dass es
- euch das Seil aus der Hand reißt. Die Frequenz, mit der euer Seil oder ein anderes System angeregt werden muss, um in Resonanz zu geraten, wird
- Resonanzfrequenz genannt. Was ist jetzt aber mit der Takacom Bridge da passiert? Wenn ihr jetzt an Resonanz denkt, dann liegt ihr schon mal richtig.
- Vorhin haben wir ja gesagt, dass Anregen des Systems mit der Resonanzfrequenz zu Resonanz führt. Das bedeutet, dass ihr dem System beim Anregen immer mehr
- Schwingungsenergie hinzufügt und das System somit immer stärker schwingt. In der Realität hat das System beim Schwingen natürlich auch immer
- Schwingungsverluste, Reibung, Luftwiderstand und so weiter. Die steigen auch mit wachsender Amplitude. Ab diesem Punkt gibt es jetzt zwei
- Möglichkeiten für die Resonanz. Die erste ist die Möglichkeit, die man in Technik immer anstrebt. Dabei wächst die Amplitude der Schwingung bis zu dem
- Punkt, an dem die hinzugefügte Schwingungsenergie gleich der Schwingungsverluste ist. Wenn dem schwingenden System genauso viel Energie
- hinzugefügt wird, wie man durch Reibung verliert, dann ist die Energieänderung des Systems gleich null. Damit landet das System in einem stabilen Zustand,
- indem es mit konstanter Amplitude weiterschwenkt. Den anderen Fall bei der Resonanz habt ihr vorhin bei der Tacoma Bridge
- gesehen. Dieser Fall wird Resonanzkatastrophe genannt. Katastrophe passt hier wirklich. Das System wird nämlich immer mehr angeregt und nimmt
- immer mehr Schwingungsenergie auf. Zugleich sind die Schwingungsverluste aber zu klein, um genug Schwingungsenergie zu verlieren. Das
- bedeutet, dass das System immer mehr Schwingungsenergie bekommt, da die Änderung der gesamten Schwingungsenergie positiv ist und die Amplitude schaukelt
- sich somit immer mehr auf, so lange bis das System den schwingfähigen Amplitudenbereich verlässt. Also die Amplitude größer wird als das System
- überhaupt verträgt. Das System kollabiert dann oder auf Deutsch es wird zerfetzt. Und das wird dann Resonanzkatastrophe
- genannt. Das beste Beispiel ist die Takaoma Bridge. Der Wind hat so saumäßig bescheuert durch das Teil der Brücke geblasen, dass er genau die
- Resonanzfrequenz der Brücke getroffen hat. Dabei ist dann die Brücke immer mehr in Schwingung geraten und irgendwann war eben der Stahl und der
- Beton nicht mehr elastisch genug, um die Schwingung auszuhalten und die Brücke hat es im wahrsten Sinne des Wortes zerrissen. Eine Resonanzkatastrophe, wie
- sie im Buche steht. Deswegen gilt beim Brückenbauen die Brücke so konstruieren, dass der Wind oder drüberfahrende Autos und so weiter
- nicht die Resonanzfrequenz der Brücke trifft, weil sonst kann das Ding da bis hin zur Resonanzkatastrophe und somit zur Zerstörung schwingen. Was merkt ihr
- euch jetzt? Technische Systeme besitzen meistens eine Resonanzfrequenz. Wird das System mit dieser Resonanzfrequenz angeregt, so gerät es in Resonanz. Okay,
- Resonanz bedeutet, dass sich die Schwingung im System immer mehr aufschockelt. Werden die Schwingungsverluste des schwingenden
- Systems genauso groß wie die hinzugefügte Energie, dann entsteht ein stabiler Zustand. Das ist der optimale und in der Technik genutzte Fall. Oder
- die Schwingungsverluste sind einfach zu klein. Dann schwingt das System immer mehr und kollabiert irgendwann. Die sogenannte Resonanzkatastrophe.
- Wenn ihr Beispiele zur Resonanz im Alltag sucht, dann haben wir hier das perfekte Video für euch. Um in Instrumenten Töne zu erzeugen, benötigt
- man nämlich stehende Wellen und auch Resonanz. Was dafür alles erfüllt sein muss, könnt ihr in diesem Video sehen und am Ende noch ein Beispiel dazu
- rechnen. Falls ihr dieses Video gut erklärt oder unterhaltsam oder einfach geil fandet, dann empfiehlt uns doch euren Freunden oder tätowiert euch unser
- Oger auf den Bizeps. Bis dann und haut rein. Wir sehen uns und ciao.
Zum Nachlesen
ResonanzkatastropheDie Resonanzkatastrophe bezeichnet in der Mechanik und Konstruktion die Zerstörung eines Bauwerks oder einer technischen Einrichtung durch übermäßige …
ResonanzResonanz (von lateinisch resonare „widerhallen“) ist in Physik und Technik das verstärkte Mitschwingen eines schwingfähigen Systems, wenn es einer zeitlich …
Erzwungene SchwingungDie erzwungene Schwingung ist die Bewegung, die ein schwingungsfähiges System (Oszillator) während einer zeitabhängigen äußeren Anregung ausführt.
SchwingungslehreDie Technische Schwingungslehre, auch kurz Schwingungslehre, ist die Wissenschaft von den technischen Schwingungssystemen (Oszillatoren).