Das Video kommt von YouTube: erst beim Abspielen verbindet sich die Seite mit YouTube (Google).
Erzwungene Schwingung - Resonanzkatastrophe
Das Wichtigste aus dem Video
Transkriptautomatisch erstellt · 38 Zeilen
- Wer von euch kennt die Geschichte von der Takacoma Bridge? Guck mal genau an, was passiert.
- [Musik] Und bä, das war's. Wie das passiert ist, erklären wir jetzt. [Musik]
- Fangen wir mal mit einer kleinen Vorstellungsaufgabe an. Stellt euch mal ein einfaches Seil vor. Die Farbe dürft ihr euch ausen. Vielleicht habt ihr ja
- schon mal in eurem Leben mit einem Kumpel so ein Seil in der Hand gehabt und dann habt ihr es geschwungen. Euer Seil hat sich dann bewegt hoch und
- runter, hoch und runter. Je nachdem, wie schnell ihr jetzt das Seil angeregt habt, also wie schnell ihr mit der Hand hin und her geschwungen seid, hat sich
- das Seil anders verhalten. Manchmal gab es einen Kuddelmuddel. Dabei hat sich das Seil fast nicht oder nur ganz komisch bewegt.
- Manchmal habt ihr eure Hand aber genauso schnell bewegt, dass das Seil eine schöne Schwingung ausgeprägt hat. Teilweise wurde die Schwingung dabei so
- stark, dass es euch das Seil aus der Hand gerissen hat. Habe ich recht? Das kennt ihr zu 100% alle, dass euch das Seil aus der Hand gerissen wurde. Wenn
- so etwas passiert, dann sprecht ihr von einer erzwungenen Schwingung oder allgemeiner Resonanz. Resonanz bedeutet, dass das Seil immer
- stärker schwingt. Und wenn ihr mit eurer Hand mit einer gewissen Frequenz mitschwingt, dann regt ihr diese Resonanzschwingung immer mehr an. Ihr
- fügt der Schwingung durch eure Handbewegung immer mehr Schwingungsenergie hinzu. Solange bis die Schwingung so stark ist, dass es
- euch das Seil aus der Hand reißt. Die Frequenz, mit der euer Seil oder ein anderes System angeregt werden muss, um in Resonanz zu geraten, wird
- Resonanzfrequenz genannt. Was ist jetzt aber mit der Takacom Bridge da passiert? Wenn ihr jetzt an Resonanz denkt, dann liegt ihr schon mal richtig.
- Vorhin haben wir ja gesagt, dass Anregen des Systems mit der Resonanzfrequenz zu Resonanz führt. Das bedeutet, dass ihr dem System beim Anregen immer mehr
- Schwingungsenergie hinzufügt und das System somit immer stärker schwingt. In der Realität hat das System beim Schwingen natürlich auch immer
- Schwingungsverluste, Reibung, Luftwiderstand und so weiter. Die steigen auch mit wachsender Amplitude. Ab diesem Punkt gibt es jetzt zwei
- Möglichkeiten für die Resonanz. Die erste ist die Möglichkeit, die man in Technik immer anstrebt. Dabei wächst die Amplitude der Schwingung bis zu dem
- Punkt, an dem die hinzugefügte Schwingungsenergie gleich der Schwingungsverluste ist. Wenn dem schwingenden System genauso viel Energie
- hinzugefügt wird, wie man durch Reibung verliert, dann ist die Energieänderung des Systems gleich null. Damit landet das System in einem stabilen Zustand,
- indem es mit konstanter Amplitude weiterschwenkt. Den anderen Fall bei der Resonanz habt ihr vorhin bei der Tacoma Bridge
- gesehen. Dieser Fall wird Resonanzkatastrophe genannt. Katastrophe passt hier wirklich. Das System wird nämlich immer mehr angeregt und nimmt
- immer mehr Schwingungsenergie auf. Zugleich sind die Schwingungsverluste aber zu klein, um genug Schwingungsenergie zu verlieren. Das
- bedeutet, dass das System immer mehr Schwingungsenergie bekommt, da die Änderung der gesamten Schwingungsenergie positiv ist und die Amplitude schaukelt
- sich somit immer mehr auf, so lange bis das System den schwingfähigen Amplitudenbereich verlässt. Also die Amplitude größer wird als das System
- überhaupt verträgt. Das System kollabiert dann oder auf Deutsch es wird zerfetzt. Und das wird dann Resonanzkatastrophe
- genannt. Das beste Beispiel ist die Takaoma Bridge. Der Wind hat so saumäßig bescheuert durch das Teil der Brücke geblasen, dass er genau die
- Resonanzfrequenz der Brücke getroffen hat. Dabei ist dann die Brücke immer mehr in Schwingung geraten und irgendwann war eben der Stahl und der
- Beton nicht mehr elastisch genug, um die Schwingung auszuhalten und die Brücke hat es im wahrsten Sinne des Wortes zerrissen. Eine Resonanzkatastrophe, wie
- sie im Buche steht. Deswegen gilt beim Brückenbauen die Brücke so konstruieren, dass der Wind oder drüberfahrende Autos und so weiter
- nicht die Resonanzfrequenz der Brücke trifft, weil sonst kann das Ding da bis hin zur Resonanzkatastrophe und somit zur Zerstörung schwingen. Was merkt ihr
- euch jetzt? Technische Systeme besitzen meistens eine Resonanzfrequenz. Wird das System mit dieser Resonanzfrequenz angeregt, so gerät es in Resonanz. Okay,
- Resonanz bedeutet, dass sich die Schwingung im System immer mehr aufschockelt. Werden die Schwingungsverluste des schwingenden
- Systems genauso groß wie die hinzugefügte Energie, dann entsteht ein stabiler Zustand. Das ist der optimale und in der Technik genutzte Fall. Oder
- die Schwingungsverluste sind einfach zu klein. Dann schwingt das System immer mehr und kollabiert irgendwann. Die sogenannte Resonanzkatastrophe.
- Wenn ihr Beispiele zur Resonanz im Alltag sucht, dann haben wir hier das perfekte Video für euch. Um in Instrumenten Töne zu erzeugen, benötigt
- man nämlich stehende Wellen und auch Resonanz. Was dafür alles erfüllt sein muss, könnt ihr in diesem Video sehen und am Ende noch ein Beispiel dazu
- rechnen. Falls ihr dieses Video gut erklärt oder unterhaltsam oder einfach geil fandet, dann empfiehlt uns doch euren Freunden oder tätowiert euch unser
- Oger auf den Bizeps. Bis dann und haut rein. Wir sehen uns und ciao.