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Auslenkung

Physik

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Basiswissen｜ Ausführliche Definition｜ Formelzeichen｜ Auslenkung als momentaner Abstand｜ Was ist der Unterschied zur Amplitude?｜ Auslenkung als Anregung einer Schwingung｜ Fußnoten


Basiswissen


Ein Faden- oder Federpendel hat eine Auslenkung, im übertragenen Sinn jedes schwingfähige System: die Auslenkung ist die momentane Entfernung eines schwingenden Elementes, oft Oszillator genannt, vom seinem Ruhepunkt.[3] Das ist hier näher erklärt.



Bildbeschreibung und Urheberrecht
Die Auslenkung gibt die momentane Entfernung von der Ruhellage an. Hier ist die pendelnde Kugel gut zwischen 2 und 3 cm von der Ruhelage entfernt. Das ist dann auch die Auslenkung.☛


Ausführliche Definition


Die Auslenkung, auch Elongation genannt gibt die Strecke oder den Winkel an, die der schwingende Köper zu einem festen Zeitpunkt von der Gleichgewichtslage entfernt ist.[5] Für die Gleichgewichtslage ist die Auslenkung dann Null. Die Auslenkungen zu der einen Seite werden positiv und die zu der anderen Seite werden dann negativ angegeben.[1] Welche Seite man als positiv oder negativ betrachtet kann man selbst festlegen.

Formelzeichen


Für die Auslenkung werden sehr viele verschiedene Formelzeichen verwendet. Eine wichtige Unterscheidung ist, ob man die Auslenkung als Streckenlänge (z. B. Federpendel) oder als Winkel (z. B. Fadenpendel) angeben will.

Als Strecke


Als Winkel


Eine gute Praxis ist es, das eingeklammerte kleine t zu ergänzen. Während etwa der Buchstabe s einfach für irgendeine feste oder auch variable Wegstrecke stehen kann macht man mit dem Ausdruck s(t) deutlich, dass die Wegstrecke sich mit der Zeit ändert, also als variabel aufgefasst wird. Auch bei Winkeln wäre dann etwa Θ(t) eine gute Art, die Auslenkung anzugeben.

Auslenkung als momentaner Abstand


  • Das Wort Auslenkung bezieht sich auf schwingfähige Systeme.
  • Jedes schwingfähige System besitzt ein Teil das schwingt, der Oszillator ↗
  • Ein Oszillator ganz in Ruhe und ohne äußere Kräfte ist in Ruhelage ↗
  • Schwingt der Oszillator, bewegt er sich um seine Ruhelage herum.
  • Die Entfernung des Oszillators von der Ruhelage ist die Auslenkung.
  • Die Auslenkung meint den jeweils momentanen Ist-Wert.
  • Die Auslenkung wird oft in Längen oder Winkeln angegeben.

Was ist der Unterschied zur Amplitude?


Bei einem schwingenden Pendel ändert sich die Auslenkung ständig. Die maximale Auslenkung nennt man auch die Amplitude. Bei einem Fadenpendel zum Beispiel ist die Amplitude die größtmögliche Entfernung des Pendels von seiner Ruhelage. Anders als die Auslenkung ist die Amplitude auch immer eine positive Zahl, nämlich der Betrag der größten Auslenkung. Siehe dazu unter Amplitude ↗

Auslenkung als Anregung einer Schwingung


Als Auslenkung bezeichnet man nicht nur den momentanen Abstand zur Ruhelage sondern auch das ursprüngliche Anstoßen oder Herausbewegen aus der Ruhelage: man gab dem beweungslosen Fadenpendel eine anfängliche Auslenkung, sodass es danach hin und her schwingte. Diese Bedeutung von Auslenkung nennt man auch Anregung[2] ↗

Fußnoten


  • [1] Auslenkung als Elongation, mit dem kleinen griechischen Phi als Formelzeichen: Oskar Höfling: Physik. Lehrbuch für Unterricht und Selbststudium. Fünfzehnte Auflage. Verlag Ferdinand Dümmer. 1994. ISBN: 3-42-41045-5. Dort die Seiten 195 und 196.
  • [5] "Die momentane Auslenkung oder Elongation y(t) gibt den Abstand des schwingenden Körpers zum Zeitpunkt t von der Ruhelage an." In: Metzler Physik. 5. Auflage. 592 Seiten. Westermann Verlag. 2022. ISBN: 978-3-14-100100-6. Dort im Kapitel "3 Mechanische Schwinungen und Wellen", Seite 109.
  • [6] "Von einer Auslenkung s der Schaukel spricht man, wenn sich das Kind auf der Schaukel aus der Ruhelage heraus bewegt. Die Auslenkung kennzeichnet also den Abstand der Schaukel zur Ruhelage, den diese zu einem bestimmten Zeitpunkt hat." In: Dorn.Bader. Physik SII Gesamtband Gymnasium. Westermann Bildungsmedien. Braunschweig. 2023. ISBN: 978-3-14-152376-8. Dort im Kapitel "6.1 Mechanische Schwingungen beschreiben", Seite 220 und das s als Formelzeichen auch noch einmal auf Seite 246.
  • [7] Zu einer negativen Auslenkung im Falle eines Federpendels heißt es: "die Feder wird um die negative Auslenkung x gestaucht." In: David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker: Halliday. Physik. Englischer Originaltitel: Fundamentals of Physics. Wiley-VCH Weinheim. 2007. ISBN: 978-3-527-40746-0. Dort im Kapitel "7-5 von einer Feder verrichtete Arbeit", Seite 130.