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Exphys1_Quiz17

Authored by Stefanie Girst

Physics

University

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Exphys1_Quiz17
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11 questions

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1.

MULTIPLE SELECT QUESTION

45 sec • 1 pt

Die freie Schwingung (DGL=Differentialgleichung)

ist die Schwingung (z.B. eines Pendels) ohne Reibung/Dämpfung

ist die Schwingung (z.B. eines Pendels) mit Federkonstante Null

eines Federpendels wird durch die DGL F(t)=mx¨(t)F(t)=mẍ(t) =−D⋅x(t)=-D\cdot x(t) beschrieben

eines Drehpendels wird durch die DGL M(t)=Jφ¨(t)M(t)=Jφ̈(t) =D^⋅φ˙(t)=D̂\cdotφ̇(t) beschrieben

hat dieselbe Form der DGL x¨(t)+ω02x(t)ẍ(t)+ω_0^2x(t) =0=0 für eine lineare und eine Drehschwingung, wenn man x durch φ ersetzt

2.

MULTIPLE SELECT QUESTION

45 sec • 1 pt

Die freie Schwingung

hat eine inhomogene, lineare Differentialgleichung 2. Ordnung mit zeitunabhängigen Koeffizienten

wird durch eine Linearkombination aus Sinus- und Cosinusfunktion mit charakteristischer Frequenz ω0 beschrieben

benötigt für ihre Beschreibung nur eine Anfangsbedingung, z.B. die Auslenkung zum Zeitpunkt t0

3.

MULTIPLE SELECT QUESTION

45 sec • 1 pt

Bei der gedämpften Schwingung

wirkt zusätzlich zur Federkraft eine Reibungskraft, die in der DGL auftaucht

kann die Reibungskraft nur proportional zur Geschwindigkeit sein

eines Drehpendels dämpft eine Wirbelstrombremse, deren Wirkung von der Geschwindigkeit der Drehscheibe abhängt

ist die Reibungskraft der Bewegung entgegengerichtet und wird deswegen von der Trägheitskraft abgezogen: mx¨(t)−kx˙(t)mẍ(t)-kẋ(t) =−Dx(t)=-Dx(t)

4.

MULTIPLE SELECT QUESTION

45 sec • 1 pt

Die Differentialgleichung der Schwingung mit linearer Dämpfung

eines Federpendels mit Federkonstante D und Reibungskoeffizient k lautet: mx¨(t)=mẍ(t)= −Dx(t)−kx˙(t)-Dx(t)-kẋ(t)

hat die allgemeine Form: x¨(t)+Γx˙(t)ẍ(t)+Γẋ(t) +ω02x(t)=0+ω_0^2x(t)=0 , wobei ω0 die Schwingungsfrequenz der ungedämpften Schwingung ist

ist homogen, linear, 1. Ordnung mit zeitunabhängigen Koeffizienten

enthält einen Reibungsfaktor (Γ), der von der Masse des Federpendels bzw. dem Trägheitsmoment des Drehpendels abhängt (indirekt proportional)

5.

MULTIPLE SELECT QUESTION

45 sec • 1 pt

Die DGL der Schwingung mit linearer Dämpfung x¨(t)+Γx˙(t)+ω02x(t)=0ẍ(t)+Γẋ(t)+ω_0^2x(t)=0

kann mit dem Ansatz x(t)=Ae−λtx(t)=Ae^{-λt} gelöst werden

kann mit dem Ansatz x(t)=Aeλtx(t)=Ae^{λt} gelöst werden

kann mit dem Ansatz x(t)=Acos⁡ωtx(t)=A\cosωt +Bsin⁡ωt+B\sinωt gelöst werden

führt mit geeignetem Ansatz zu einer quadratischen Gleichung, die abhängig von Γ und ω0, genau 1, 2 reelle oder 2 imaginäre Lösungen hat

hat die Lösung x(t)=0x(t)=0

6.

MULTIPLE SELECT QUESTION

45 sec • 1 pt

Die Lösung der DGL der gedämpften Schwingung

kann abhängig von Γ und ω0 in 3 Fälle unterschieden werden

ist bei zu großer Dämpfung gar keine wirkliche Schwingung

ist bei zu großer Dämpfung nur x(t)=0

ist bei geringer Dämpfung eine Schwingung mit der Frequenz ω0 der ungedämpften Schwingung und abnehmender Amplitude

ist bei geringer Dämpfung eine Schwingung mit Frequenz ω<ω0 und gleichbleibender Amplitude

7.

MULTIPLE SELECT QUESTION

45 sec • 1 pt

Im Fall der überdämpften Schwingung

bildet sich eine sehr langsame Schwingung aus

kann die Bewegung nicht über die „Null-Auslenkung“ hinaus gehen

kann die Bewegung nicht ihre Richtung ändern

gibt es zwei reelle Lösungen, einen schnell und einen langsam (exponentiell) abfallenden Anteil

benötigt die partikuläre Lösung 2 Anfangsbedingungen

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