Schwingung

Schwingungen können in allen Systemen mit Rückkoppelung auftreten. Man unterscheidet u.a. periodische und nichtperiodische Schwingungen sowie gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen.

In der Physik werden Schwingungen meist in Hertz (Hz), also als Schwingung pro Sekunde, angegeben. Dieser Begriff wird auch für Tonschwingungen benutzt.

siehe auch: Schall

Bei einer harmonischen Schwingung wird im selben Rhythmus der Eigenfrequenz kinetische Energie in potenzielle Energie umgewandelt und umgekehrt. Bei einem Pendel ist die potentielle Energie während der höchsten Lage maximal und die kinetische Energie gleich null. Beim Durchgang durch die Ruhelage ist es genau andersherum. Ungedämpfte harmonische Schwingungen können mittels harmonischen Funktionen (Sinus- und Cosinus-Funktion) beschrieben werden.

Für ungedämpfte harmonische Schwingungen gilt:

$${\displaystyle T=1/f}$$wobei:

• T = Schwingungsdauer
  f = Frequenz

In der Realität sind alle Schwingungen gedämpft. Das heißt, die Amplitude nimmt von Schwingung zu Schwingung ab. Die Energieverluste entstehen z.B. durch Reibungskräfte oder durch Umwandlung in Wärmeenergie, die dem System anschließend nicht mehr zur Verfügung stehen.

Eine erzwungene Schwingung entsteht dadurch, dass eine periodische Kraft von außen auf das System einwirkt. Das Mitschwingen des Systems bezeichnet man als Resonanz.