Einleitung

Eine Schwingung ist ein periodischer Vorgang. Das heisst, dass ein bestimmter Zustand in gleichen Zeitabständen immer wiederkehrt. Dieser Zeitabstand heisst auch Periodendauer T.

Auf mechanische Schwingungen trifft man in der Technik, etwa als Folge einer Unwucht in einer drehenden Maschine, oder als Quelle von Schall. Schwingungen bilden auch die Basis jeder Zeitmessung. Schwingungen elektrischer Art erlauben es, Radiowellen zu erzeugen, mit denen Information über grosse Entfernungen transportiert werden kann.

Aber auch in biologischen Systemen trifft man auf Schwingungen (Biorythmus), ebenso unterliegen Wirtschaftskreisläufe oder politische Systeme oft Schwingungen. Schwingungen sind im allgemeinen durch eine begrenzte Auslenkung um eine Ruhelage charakterisiert.

In der Physik betrachten wir meist Schwingungen, die durch eine mechanische Bewegung zustandekommen. Bei eindimensionalen Schwingungen findet diese Bewegung entlang einer Geraden statt. Einige Beispiele sind unten abgebildet. Man beachte, dass die Darstellung entlang der Zeitachse t nur ein graphisches Hilfsmittel ist, die Bewegung statisch abzubilden. Die t-Achse hat nichts mit einer örtlichen Ausdehnung zu tun!

  • Allgemeine Schwingung: Der Verlauf der Bewegung ist regelmässig, peridisch. Da die Zeit mitläuft, kann die Periodendauer gestoppt werden, sie ist im letzten Bild angegeben:
  • Eine spezielle Schwingung ist die Sinus- oder Cosinusschwingung. Sie heisst auch harmonische Schwingung. Sie entsteht immer dann, wenn die rücktreibende Kraft proportional zur Auslenkung aus der Ruhelage ist (Bsp: Hooke'sches Federgesetz). Man kann jede beliebige Schwingung in eine Summe von harmonischen Schwingungen zerlegen:
  • Die übrigen drei Schwingungen trifft man oft in der Elektronik an, zum Beispiel zur Ansteuerung von Tongeneratoren, oder Ablenkeinheiten des Elektronenstrahls eines TV Monitors. Die Namen beschreiben das Aussehen der Schwingungen im Ort-Zeitdiagramm.

  • Sägezahnschwingung:
  • Dreieckschwingung:
  • Rechteckschwingung:
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