Harmonische Schwingung: Masse und Feder
Eine Masse an einer Feder ist das Standardmodell für jede Schwingung in der Physik. Diese Simulation zeigt die schwingende Masse, trägt die Auslenkung über der Zeit auf und verfolgt, wie die Energie zwischen kinetischer und potentieller Form wechselt.
So benutzt du diese Simulation
- Ändern Sie die Masse und die Federkonstante
- Legen Sie die Anfangsauslenkung fest
- Fügen Sie Dämpfung hinzu, um die Schwingung abklingen zu sehen
Worauf du achten solltest
- Die Schwingungsdauer bleibt unbeeinflusst davon, wie weit Sie die Masse auslenken
- Die Geschwindigkeit ist in der Ruhelage am größten und an den Umkehrpunkten null
- Eine steifere Feder und eine leichtere Masse verkürzen beide die Schwingungsdauer
Die Physik dahinter
Die Feder übt eine Rückstellkraft F = −kx aus, die der Auslenkung proportional und zur Ruhelage hin gerichtet ist — genau die Bedingung, die eine harmonische Schwingung definiert. Die Schwingungsdauer beträgt T = 2π√(m/k) und hängt bemerkenswerterweise nicht von der Amplitude ab. Die Energie pendelt zwischen der elastischen potentiellen Energie ½kx² und der kinetischen ½mv², wobei die Summe konstant bleibt.