Schwingungsfeder


Was kann man tun?

Bewege die Feder mit der Stange und beobachte, was passiert. Du kannst die Stange auf verschiedene Weise bewegen:

(1) Einmal vor und zurück
(2) Ständig vor und zurück
(3) Einmal hin und her
(4) Ständig hin und her

Schwingungsfeder

 

Was sollte geschehen?

Im Fall (1) und (3) bewegt sich die Störung durch die ganze Feder. Diese Störung wird an den Enden der Feder mehrmals zurück geworfen (reflektiert).
Im Fall (2) entsteht eine sogenannte Längswelle. Die Federspiralen schwingen längs der Ausbreitungsrichtung vor und zurück.
Im Fall (4) entsteht eine sogenannte Querwelle. Die Spiralen schwingen quer zur Laufrichtung der Welle.
Wenn du die Feder in einer passenden Geschwindigkeit hin und her bewegst, kannst du sogenannte „Stehende Wellen“ erzeugen: Einige Stellen der Feder bewegen sich gar nicht (Knoten), dazwischen bewegt sich die Feder heftig (Schwingungsbäuche).

Schwingungsfeder

 

Warum ist das so?

Du erzeugst eine Welle, die am anderen Ende zurückgeworfen (reflektiert) wird. Wenn die zurücklaufende und die hinlaufende Welle aufeinander treffen, überlagern sie sich. Häufig ergibt das auf der Feder ein unregelmäßiges Gesamtbild. Dies geschieht vor allem deshalb, weil die Welle ja nicht nur einmal reflektiert wird.
Gelingt es, die Feder so anzuregen, dass die hin- und herlaufenden Wellen sich verstärken können, weil sie sich genau im richtigen Zeitpunkt treffen, dann entsteht eine stehende Welle: Ruhepunkte (durch Auslöschung) an festen Orten der Feder (Schwingungsknoten) und besonders starke Schwingungen dazwischen (Schwingungsbäuche).

Schwingungsfeder