Wie groß ist die Periodendauer eines Federpendels?

T = 2π√(m/D). Mehr Masse oder eine weichere Feder geben langsamere Schwingungen; die Amplitude ändert die Periode nicht.

Was sagt das Hookesche Gesetz?

Die Federkraft ist proportional zur Dehnung, F = D s, solange die Feder nicht überdehnt wird. D ist die Federkonstante in N/m.

Was bewirkt Dämpfung?

Sie entzieht in jeder Schwingung Energie, die Amplitude nimmt exponentiell ab. Schwache Dämpfung ändert die Periode kaum, starke kann die Schwingung ganz verhindern.

Wie bestimme ich die Federkonstante aus der Periode?

Stelle T = 2π√(m/k) um: k = 4π²m/T². Eine 0,50-kg-Masse mit 0,80 s Periode ergibt k = 4π² × 0,50 / 0,80² = 30,8 N/m. Wähle Federkonstante unter Berechnen, um jeden Schritt zu sehen, oder k aus einer Dehnung für das hookesche Gesetz.

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Federpendel

Harmonische Schwingung: Federhärte und Masse bestimmen die Periode, Dämpfung lässt die Amplitude schrumpfen.

Nur das Ergebnis? Physikformeln

Auslenkung über Zeit

Messwerte

Was passiert hier

Die Feder zieht mit der Kraft −kx zurück, also ist die Beschleunigung proportional zur Auslenkung und zeigt zur Ruhelage. Genau das ist die Definition einer harmonischen Schwingung. Die Periode 2π√(m/k) hängt nicht von der Amplitude ab. Dämpfung entzieht in jedem Zyklus Energie und lässt die Schwingung exponentiell schrumpfen, ohne die Periode stark zu ändern.

T = 2π √(m / k)F = −kx

Mittelstufe Physik: Hookesches Gesetz F = D s. Oberstufe: harmonische Schwingung, Dämpfung und Resonanz.

Challenge

Erst vorhersagen: Was passiert mit der Periode, wenn du die Masse vervierfachst? Lass es bei m und 4m laufen und vergleich die Graphen.

Häufige Fragen

Wie groß ist die Periodendauer eines Federpendels?: T = 2π√(m/D). Mehr Masse oder eine weichere Feder geben langsamere Schwingungen; die Amplitude ändert die Periode nicht.
Was sagt das Hookesche Gesetz?: Die Federkraft ist proportional zur Dehnung, F = D s, solange die Feder nicht überdehnt wird. D ist die Federkonstante in N/m.
Was bewirkt Dämpfung?: Sie entzieht in jeder Schwingung Energie, die Amplitude nimmt exponentiell ab. Schwache Dämpfung ändert die Periode kaum, starke kann die Schwingung ganz verhindern.
Wie bestimme ich die Federkonstante aus der Periode?: Stelle T = 2π√(m/k) um: k = 4π²m/T². Eine 0,50-kg-Masse mit 0,80 s Periode ergibt k = 4π² × 0,50 / 0,80² = 30,8 N/m. Wähle Federkonstante unter Berechnen, um jeden Schritt zu sehen, oder k aus einer Dehnung für das hookesche Gesetz.