Aufgabe Vorschlag A1 - Aufgabe 1 · Abitur Hessen Physik GK 2022

1.1 Beschreiben Sie allgemein und unabhängig von einem Sachzusammenhang, was man unter einer mechanischen Schwingung versteht.

Lösung: Unter einer mechanischen Schwingung versteht man eine periodische Bewegung eines Körpers um eine Ruhelage.

1.1 Nennen Sie ein Kriterium, mit dem man eine harmonische Schwingung charakterisieren kann.

Lösung: Die Schwingung wird durch eine Sinus- oder Kosinus-Funktion beschrieben. / Es gilt zwischen rücktreibender Kraft und Auslenkung das lineare Kraftgesetz ($F \sim s$ bzw. $F = -D \cdot s$). / Die Schwingung ist die Projektion einer gleichförmigen Kreisbewegung.

1.2 Erstes Beispiel für eine mechanische Schwingung und Entscheidung, ob harmonisch:

Lösung: Federpendel: harmonische Schwingung, denn es gilt $F \sim s$. (Oder: Fadenpendel: harmonische Schwingung für kleine Auslenkungen, denn dann gilt näherungsweise $F \sim s$.)

1.2 Zweites Beispiel für eine mechanische Schwingung und Entscheidung, ob harmonisch:

Lösung: Herzschlag: nicht harmonische Schwingung, denn er kann nicht durch eine Sinus- oder Kosinus-Funktion beschrieben werden. (Oder: Tonerzeugung eines Musikinstruments: nicht harmonische Schwingung, denn aufgrund der üblicherweise auftretenden Obertöne handelt es sich nicht um reine Sinustöne.)