Praktikum EE/IT: Versuch 3
	Erzwungene Schwingungen eines Federpendels

Ziel des Versuches:

In diesem Versuch geht es thematisch um freie und erzwungene, gedämpfte Schwingungen. Am Beispiel eines Gleiters auf einer Luftkissenbahn, der an 2 Federn gekoppelt ist, werden Schritt für Schritt die Eigenfrequenz, die Dämpfung, die Amplituden- und Phasenresonanzkurve sowie die Güte des schwingenden Systems untersucht. Die Datennahme wird dabei gestützt durch LabVIEW.
Versuchsaufbau:



Um Schwingungen anzuregen, wird im zweiten Versuchsteil ein externer Antrieb benutzt (an linke Feder gekoppelt):



Die Messinstrumente und der Antrieb sind mit einem Computer verbunden und werden von LabVIEW, welches von den Studenten bedient wird, angesteuert und ausgewertet.

Vorbereitungen / Vorkenntnisse:

MathKit der Uni Paderborn (Anschauliche Erklärung von Schwingungsgleichungen)

Die folgenden Stichpunkte sind nur grobe Anhaltspunkte:

• Versuchsheft lesen
• Worum geht es im Versuch?
• Wo kann man im Alltag Schwingungen beobachten?
• Versuchsaufbau skizzieren und erklären
• Kräftegleichungen (frei und angeregt)
• Lösungsansätze für beide Kräftegleichungen
• Lösungen beider Kräftegleichungen skizzieren und beschreiben (Amplitude/Zeit, Zeit/Ort, Amplitude^2/Erregerfrequenz der angeregte Schwingung, Phasenfunktion/Erregerfrequenz der angeregten Schwingung)
• Wie wird die Anregung realisiert? Wie sieht sie formal aus?
• Einschwingvorgang der angeregten Schwingung (Was passiert da? Mit welcher Frequenz schwingt das System am Ende? Welcher Teil der Lösung beschreibt den eingeschwungenen Zustand?)
• Wie kann man bestimmte Messgrößen aus dem Experiment erhalten (z.B. die Dämpfung, ...)?
• Zusammenhang Versuchsreihenfolge - Messgrößen
• Was versteht man unter der Güte und wie ist die Güte definiert?
• Was für Arten von Fehlern gibt es?
• Gauß'sche Fehlerfortpflanzung

Protokoll:

Am besten solltet ihr den Theorieteil vor dem Versuchstag anfertigen, damit ihr euch auf die Durchführung und Auswertung konzentrieren könnt. Außerdem spart ihr Arbeit, wenn ihr das, was ihr ohnehin für das Kolloquium lernt, sofort zu Papier bringt.
Ein Protokoll sollte in etwa so aussehen:

• Titelseite: Name des Versuchs, Datum der Durchführung, Name aller am Versuch beteiligten Personen mit Matrikelnr. und Mailadresse.
• Theorieteil: Die grundlegende Theorie zum Versuch inkl. der Formeln, die ihr verwenden wollt und eine kurze Erklärung dazu. Bitte in eigenen Worten und dafür etwas knapper, anstatt aus dem Versuchsheft abzuschreiben.
• Versuchsaufbau: Kurze Skizze und Beschreibung des Versuchsaufbaus.
• Durchführung: Wie wird der Versuch durchgeführt und was muss beachtet werden? Bei mehreren Versuchsteilen könnt ihr entweder alle Teile in eine große Durchführung schreiben oder für jeden Teil eine eigene Durchführung und Auswertung schreiben.
• Hauptteil: Übersichtliche Darstellung der Ergebnisse in Wertetabellen (mit allen verwendeten Werten), Fehler abschätzen, knappe und konkrete Beschreibung der Ergebnisse und ihrer Fehler, Diskussion möglicher Fehlerquellen, Ausdrucke mit ins Protokoll, Fazit, verwendete Quellen.
• Unterschriften: Das Protokoll muss von allen unterschrieben werden.