Basiswissen

Eine Schwingung, auch Oszillation oder Vibration genannt ist eine „zeitlich periodische Änderung einer oder mehrerer physikalischer Größen um einen Mittelwert^[1].“ Das heißt auch: als Schwingung bezeichnet man einen Vorgang, der sich ständig auf genau dieselbe Weise wiederholt und bei dem zwischen den Wiederholungen keine zeitlichen Lücken, also keine Pausen liegen. Der Begriff wird hier näher definiert.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Eine Schwingung besteht aus einem vollständigen Zyklus aus einer Hin- und Herbewegung, hier also von a über b, c, d, e, f, g, h, i bis zu j. Dabei ist j als Zustand identisch mit a.☛

Wie ist Schwingung definiert?

Schwingen kann jedes System, bei dem man mindestens eine Größe messen kann.

Beispiele für messbare Größen sind: Luftdruck, Geschwindigkeit, Preis und Höhe

Wenn sich eine solche Größe zeitlich um einen Mittelwert herum verändert,

und sich diese Veränderung auf immer gleiche Weise wiederholt, ...

dann liegt eine Schwingung vor.

Was wäre das bei einem Fadenpendel?

Eine ganze Hin- und Herbewegung nennt man eine Schwingung.

Bei einem Fadenpendel zum Beispiel: von ganz links bis wieder ganz links.

Eine Schwingung von rechts, über links zurück nach rechts

Als Messgröße kann man zum Beispiel den Abstand zum tiefsten Punkt nehmen.

Dieser Abstand schwankt dann bei einem Fadenpendel ständig um den Wert 0.

Siehe auch Fadenpendel ↗

Grundlegende Fachworte

Das was schwingt ist der Oszillator ↗

Wie lange eine Schwingung dauert Periodendauer ↗

Anderes Wort für Periodendauer Schwingungsdauer ↗

Wie viele Schwingungen pro Zeit stattfinden Frequenz ↗

Anderes Wort für Frequenz Schwingungszahl ↗

Wo sich die schwingende Sache in Ruhe befände Ruhelage ↗

Das aus der Ruhelage heraus Bewegen Anregung ↗

Wie weit etwas von der Ruhelage gerade weg ist Auslenkung ↗

Die Kraft, die zur Ruhelage hin wirkt Rückstellkraft ↗

Die momentane Geschwindigkeit des Oszillators Schnelle^{[3] ↗}

Welchen Anteil einer Gesamtschwingung man gerade hat Schwingungsphase ↗

Dieser Anteil als Winkel angegeben Phasenwinkel ↗

Wie weit sich etwas von der Ruhelage wegbewegt Amplitude ↗

Effekt, dass Schwingungen schwächer werden können Dämpfung ↗

Frequenz bei der eine Schwingung am stärksten ist Eigenfrequenz ↗

Was ist eine Welle?

Eine Schwingung ist eine Hin- und Herbewegung eines Oszillators.

Ein Oszillator kann ein Stück Materie sein, z. B. ein Pendel.

Wenn sich eine Schwindung von Oszillator zu Oszillator ausbreitet, ...

spricht man von einer Welle: ein räumlich sich ausbreitende Schwingung.

Das klassische Beispiel dafür ist eine gewöhnliche Wasserwelle:

Ein Wasserelement schwingt zunächst nach oben und unten.

Diese Bewegung pflanzt sich über benachbarte Wasserelement fort.

So breitet sich die Schwingung im Raum aus und wird zur Welle ↗

Schwingungen und das Bindungsproblem

Als Bindungsproblem bezeichnet man die Frage, wie aus den räumlich und zeitlich verteilten Aktivitäten von Zellen in einem Nervennetz integrierte Wahrnehmungen, Entscheidungen und Handlungen entstehen können. Eine wesentliche Rolle scheinen dabei weit über das Gehirn ausgedehnte gemeinsame Schwingungsmuster von Nervenzellen zu spielen. Siehe dazu auch Bindungsproblem ↗

Fußnoten

[1] Schwingungen. In: Spektrum Lexikon der Physik. Abgerufen am 16. August 2023. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/schwingungen/13041

[2] Schwingung (Oszillation, Vibration), die hin und her gehende Bewegung, die Körper oder ihre Teilchen, die durch Kräfte in einer bestimmten Gleichgewichtslage festgehalten werden, diesseit und jenseit dieser Gleichgewichtslage ausführen, wenn sie aus dieser durch irgend eine Ursache entfernt und dann der Wirkung jener Kräfte, die das Gleichgewicht wiederherzustellen streben, überlassen worden sind." Es folgt dann eine sehr ausführliche Behandlung der Schwingung aus Sicht der Physik. In: Meyers Großes Konversations-Lexikon, Band 18. Leipzig 1909, S. 216-217. Online: http://www.zeno.org/nid/20007450923

[3] Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle bezeichnet man als die Geschwindigkeit c. Die Oszillatoren selbst bewegen sich zwar auch, aber stets nur um einen ortfesten Ruhepunkt ihrer Schwingung. Die Geschwindigkeit der Oszillatoren bei der Bewegung um ihren Ruhepunkt bezeichnet man auch als "Schnelle". In: Dorn.Bader. Physik SII Gesamtband Gymnasium. Westermann Bildungsmedien. Braunschweig. 2023. ISBN: 978-3-14-152376-8. Dort die Seite 251. Siehe auch Oszillator ↗