Schwingungserregung 



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Schwingungserregung. 



I. Abklingende Schwingungen. 1. Mecha- 

 nische Systeme. 2. Elektrische Systeme. II. 

 Dauernde Schwingungen. A. Periodische Knergie- 

 quelle. B. Unperiodische Energiequelle. 1. All- 

 gemeines: a) Labiler Zustand. b) Energie- 

 verhaltnisse. 2. Keibungskraft: a) Feste Korper. 

 b) Elektrische Systeme. c) Luftstrb'mungen. 

 3. Andere Kraite: a) Durch Warme erzeugte 

 Schwingungen. b) Elektromagnetische Unter- 

 brecher. c) Sonstige periodische Erscheinungen. 



Wir haben bei den praktisch vorkommen- 

 den Schwingungsvorgangen zweierlei Arten 

 zu unterscheiden: die abklingenden (oder 

 gedampften) und die dauernden (oder unge- 

 dampften) Schwingungen. Bei den ersteren 

 wirdeinem System miteinerEigenschwingung 

 einmalig eine bestimmte Energiemenge mit- 

 geteilt, worauf es sich selbst iiberlassen bleibt 

 und je nach der Dampfung mehr oder weniger 

 rasch abklingende Eigenschwingungen mit 

 abnehmender Amplitude ausfiihrt. Die 

 Energie wird durch die Dampfung allmahlich 

 aufgezehrt und das System kommt bald 

 wieder zur Ruhe, wenn ihm nicht vorher von 

 neuem ein Energievorrat mitgeteilt wird. 

 Die angeschlagene Glocke oder Klavier- 

 saite sind Beispiele fur solche abklingende 

 Schwingungen. 



Die zweite Art der Schwingungen, die 

 dauernden, besitzen praktisch naturlich auch 

 eine Dampfung, so daB der Ausdruck ,,un- 

 gedampft" nicht ganz zutreffend ist. Die 

 Amplitude bleibt nur deshalb dieselbe, weil 

 das System dauernd von auBen angeregt 

 wird; es erhalt im stationaren Zustand 

 wahrend jeder Schwingungsdauer von auBen 

 ebenso viel Energie nachgeliefert als es 

 durch Dampfung verliert, so daB der Ein- 

 druck einer Eigenschwingung ohne Dampfung 

 entsteht, besonders wenn die Dampfung 

 wirklich sehr gering ist und daher nur wenig 

 Energie zugeflihrt werden muB. Die ge- 

 strichene Violinsaite oder das mit dem Finger 

 am Rande geriebene Glas sind Beispiele 

 fiir dauernde Schwingungen; solange der 

 Bogen oder der Finger gleichmaBig reibt, 

 hort man einen Ton von gleichbleibender 

 Starke. 



I. Abklingende Schwingungen. 



i. Mechanische Systeme. Der physika- 

 lische Vorgang bei der Erregung frei ab- 

 klingender Schwingungen ist im Prinzip 

 ohne weiteres einleuchtend. Wir heben ein 

 Pendel seitwarts aus, erteilen ihm also 

 potentielle Energie, oder wir schlagen es 

 in der Ruhelage mit einem Hammer an, 

 erteilen ihm also eine Geschwindigkeit, 

 kinetische Energie oder schlieBlich ganz 

 allgemein wir bewegen das Pendel irgendwie 

 hin und her und haben ihm dann beim 



Loslassen sowohl potentielle als auch kine- 

 tische Energie mitgeteilt. Dann bleibt das 

 Pendel sich selbst frei iiberlassen und schwingt 

 hin und her, bis die mitgeteilte Energie sich 

 in den Dampfungswiderstanden verzehrt hat. 

 Bei den schnelleren elastischen Eigen- 

 schwingungen ist es notwendig, daB das 

 Loslassen sehr plb'tzlich erfolgt. Wiirden 

 wir z. B. mit dem Finger F (Fig. 1) gegen 

 eine straff gespannte Klaviersaite 

 driicken und ihn darauf in der 

 Pfeilrichtung wegbewegen, so 

 wiirde die Saite so gut wie gar 

 nicht in Schwingungen geraten, 

 da die elastische Energie zwar 

 hervorgerufen aber der Haupt- 

 sache nach an den Finger zuriick- 

 gegeben wiirde, ohne, wie beim 

 Schwingungsvorgang erforderlich. 

 eine kraftige Beschleunigung 

 der Saite zu erzeugen. Auch 

 wenn wir die Saite zwischen zwei Fingern 

 seitwarts ziehen, miissen wir die Finger 

 sehr rasch offnen, damit sich die baite nicht 

 am Finger entlang reibt und dadurch ihre 

 Spannungsenergie wieder verliert. Man be- 

 denke, daB, wenn die Saite 250 Schwingungen 

 pro Sekunde macht, sie nach einer tausendstel 

 Sekunde schon ihre ganze Spannungsenergie 

 in Bewegungsenergie umgesetzt hat. Die 

 Zeit des Loslassens muB klein gegen die 

 Zeit einer Schwingung sein. Sehr schnelle 

 Eigenschwingungen erregt man daher am 

 besten durch plotzliches LosreiBen, wie bei 

 der Zither, oder durch einen stoBartigen 

 Schlag wie beim Klavier und der Glocke. 

 Der StoB ist ganz besonders zur Erregung 

 der Eigenschwingung barter Korper ge- 

 eignet, denn einerseifs sind die Druckkrafte 

 bei ihm sehr groB, die Erregung also kraftig, 

 andererseits ist die Druckzeit auBerordentlich 

 klein, so daB die Korper gleich wieder frei 

 sich selbst iiberlassen sind. Da bei jeder 

 Handhabung mit festen Korpern StoBe 

 unvermeidlich sind, so werden dabei auch 

 stets Eigenschwingungen erregt, die sich 

 durch ihren Schall bemerklich machen. 

 Bei Gummi, Filz und ahnlichen nachgiebigen 

 Korpern ist dagegen die StoBzeit relativ 

 lang, der StoBdruck gering, daher entstehen 

 bei ihnen gar keine oder nur sehr tiefe, 

 dumpfe Tone. Den Klavierhammern gibt 

 : man einen diinnen Ueberzug aus Filz, damit 

 einerseits die hoheren Obertone der Saite 

 nicht zu sehr erregt werden, der Ton nicht 

 zu scharf wird, andererseits der Hammer 

 selbst keinen storenden Ton gibt. 



2. Elektrische Systeme. Bei elektrischen 

 Systemen entstehen abklingende Eigen- 

 schwingungen besonders beim Ein- und Aus- 

 schalten. Beim SchlieBen eines Stromkreises 

 mit einem Kondensator, d. h. beim Aufladen 

 des Kondensators hat die Kondensator- 



