Resonanz beim harmonischen Oszillator
Stoßen Sie eine Schaukel im richtigen Takt an, und kleine Stöße bauen einen großen Ausschlag auf; stoßen Sie im falschen Takt, und nichts geschieht. Diese Simulation treibt einen Oszillator mit einer von Ihnen gewählten Frequenz an und zeichnet die Amplitudenantwort, während Sie durch die Resonanz fahren.
So benutzt du diese Simulation
- Fahren Sie die Erregerfrequenz durch die Eigenfrequenz hindurch
- Stellen Sie Dämpfung und Erregeramplitude ein
- Sehen Sie zu, wie sich die Resonanzkurve Punkt für Punkt aufbaut
Worauf du achten solltest
- Die Amplitude erreicht eine scharfe Spitze, wenn Erreger- und Eigenfrequenz übereinstimmen
- Mehr Dämpfung senkt und verbreitert die Spitze
- In der Resonanz hinkt die erzwungene Schwingung der Erregerkraft um eine Viertelperiode hinterher
Die Physik dahinter
Jeder Oszillator hat eine Eigenfrequenz f₀, mit der er am liebsten schwingt. Stimmt die Erregerfrequenz damit überein, trifft jeder Stoß im Takt der Bewegung ein und Energie sammelt sich an, sodass die Amplitude zu einer scharfen Spitze ansteigt. Die Dämpfung begrenzt, wie hoch und wie schmal diese Spitze wird — schwache Dämpfung ergibt eine hohe, scharfe Resonanz, starke Dämpfung flacht sie ab.