Resonanz

Resonanz mit zwei Stimmgabeln

In diesem Versuch wird akustische Resonanz mit Hilfe von Stimmgabeln demonstriert.

Die beiden Stimmgabeln haben jeweils eine Frequenz von a¹ = 440 Hz. Sie werden nebeneinander gestellt, so dass sich die offenen Seiten der Resonanzkörper gegenüber stehen. Schlägt man die eine Stimmgabel an und hält sie anschließend wieder an, so hört man, dass nun auch die zweite Stimmgabel schwingt.

Resonanzen einer Blattfeder

Eine Blattfeder wird mit einem Elektromagneten bei verschiedenen Frequenzen zu Schwingungen angeregt. Wir sehen uns die Grundschwingung der Blattfeder und verschiedene Oberschwingungen an.

Resonanzen bei Blattfedern unterschiedlicher Länge

An fünf verschiedenen Blattfedern, die auf einem Lautsprecher montiert sind, können wir beobachten, wann sie jeweils Resonanzen aufweisen. Wir stellen fest, dass je länger eine Blattfeder ist, desto kleiner ist die Resonanzfrequenz für eine bestimmte Mode.

Phasensprung einer Blattfeder bei Durchlaufen der Resonanz

Durchläuft ein getriebenes, schwingungsfähiges System die Resonanz, so kommt es zu einem Phasensprung von 0° auf 180° zwischen Anregung und schwingungsfähigem System. Dieses Verhalten sehen wir uns mit Hilfe einer Blattfeder an, die über einen Lautsprecher zu Schwingungen angeregt wird. Hierbei können wir nicht nur den Phasensprung beobachten. Wir sehen zudem, dass die Amplitude jeweils einige Hertz unterhalb und oberhalb der Resonanz deutlich kleiner als auf der Resonanz ist.

erzwungene Schwingung und Resonanz

Mit Hilfe eines Drehpendels nach Pohl können wir uns eine erzwungene Schwingung und den Resonanzfall bei einem harmonischen Oszillator ansehen. Durch Änderung der Anregungsfrequenz lässt sich beobachten, dass weit unterhalb der Resonanzfrequenz Anregung und Schwungscheibe in Phase schwingen, während sie deutlich oberhalb der Resonanzfrequenz gegenphasig schwingen. Im Fall der Resonanz beträgt die Phasenverschiebung 90°. Dabei eilt die Anregung der Schwungscheibe voraus. Die Amplitude der Schwungscheibe ist weit unterhalb der Anregung so groß wie die Amplitude der Anregung, während sie oberhalb der Resonanz bei zunehmender Frequenz gegen Null strebt.