Moin, im Ingenieursstudium behandeln wir Schwingungen. Wozu sind diese denn nun z.B. wichtig? Schwingungen sind periodische Abläufe, die dabei helfen, auch Themen wie Wellen zu verstehen und dienen quasi als Grundvorraussetzung. Ich stelle mir das immer so vor: Um die Elektrotechnik, oder Quantenmechanik, oder Feldtheorie... verstehen zu können, benötigt man fundiertes Wissen über Wellen. Schwingungen helfen dabei, Wellen zu verstehen. Die Thematik der Rotation hilft wiederum beim Verständnis der Schwingungen. Rotation kann man am besten mit der Dynamik beschreiben und verstehen, wohingegen die Dynamik nicht ohne die Kinematik zu verstehen ist. Wo wir bei den absoluten Basics der Physik und ganz am Anfang wären.
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... Und deine Frage ist jetzt genau was...? Wozu Schwingungen behandelt werden hast du ja erklärt.
Zweistein schrieb: > im Ingenieursstudium behandeln wir Schwingungen. Wozu sind diese denn > nun z.B. wichtig? Weil Schwingungen eigentlich der Normalzustand in der Natur sind. Blitze, Schall, Vibration,...und speziell in der Elektrotechnik Wechselstrom in der Energieversorgung, Signalübertragung und -verarbeitung, und auch in der Regelungstechnik wird das gebraucht. Und da ist selbst der gleichmäßig periodische Fall eine Seltenheit. Denke z.B. mal an einen Kurzschluß im Netz, plötzliche Sollwertänderungen einer x-beliebigen Regelung (vor allem wenn es um ein schwingungsfähiges System geht), oder die Verarbeitung akustischer Signale. Ruhende, konstante Dinge sind selten und kommen eigentlich nur in der Theorie vor. Übrigens haben auch Maschinenbauer und sogar Bauingenieure mit dem Kram genauso zu tun. In allen Maschinen, wo sich etwas bewegt, werden Schwingungen erzeugt. Motoren, Turbinen, aber auch z.B. Fahrgestelle, Antriebswellen, ...einfach alles. Auch Hochhäuser und Brücken schwingen - oder eben nicht. Und warum das wichtig ist, kann man hier wunderbar sehen: https://www.youtube.com/watch?v=xcjv_vQJO7U So etwas kann prinzipiell mit jedem schwingungsfähigem System geschehen - da ist es gut zu wissen was man tut, bevor man es tut.
Zweistein schrieb: > im Ingenieursstudium behandeln wir Schwingungen. Wozu sind diese denn > nun z.B. wichtig? Weil wir wahrscheinlich selbst nur aus Schwingungen bestehen.
>Zweistein schrieb: >> im Ingenieursstudium behandeln wir Schwingungen. Wozu sind diese denn >> nun z.B. wichtig? Ich glaube, dieses Studium ist nicht das richtige für Dich ...
Gleichspannung ist langweilig (5V oder 12, oder 3.754 an einem Spannungsteiler). Der Rest sind Schwingungen. Und selbst 50Hz zuweilen Hochfrequenz.
Schau dir Resonanz und Wellenausbreitung (Brechung, Beugung, Reflexion, Impedanz) an, dann weißt du, warum Schwingungen so wichtig sind.
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Zweistein schrieb: > im Ingenieursstudium behandeln wir Schwingungen. Wozu sind diese denn > nun z.B. wichtig? Zum Erkennen von Schwurbeln... Es wäre besser, Du würdest Donald Duck LTB studieren, da kommt auch ein richtiger Ingenieur vor an dem Du Dir wirklich ein Beispiel nehmen kannst... https://www.lustiges-taschenbuch.de/entenhausen/charaktere/die-ducks/daniel-duesentrieb
Schwingungen auf die direkte Wortbedeutung wie mechanische S., elektrische S., akustische S. usw. zu reduzieren, greift zu kurz. Um das Problem der Schwingungen zu beleuchten sind Überlegungen zu - diskreten oder kontinuierlichen Systemen - Stabilitätsbetrachtungen - linearen- oder nichtlinearen Systemen - periodischen, harmonischen, stochastischen Systemen - Systemen mit dem Freiheitsgrad von 1 oder größer 1 - Energiedissipation notwendig. Die Beschäftigung mit dieser Bandbreite macht gerade den Ingenieur aus. Sollte es zumindest ;-)
Dann kann man bei linearen Systemen sämtliche möglichen Signale aus Schwingungen zusammensetzen. und auch so rechnen
Pandur S. schrieb: > Dann kann man bei linearen Systemen sämtliche möglichen Signale aus > Schwingungen zusammensetzen. und auch so rechnen Das scheint mir in der Tat der Hauptgrund für den Fokus auf harmonisch schwingende systeme in der Technik zu sein - man kann für diese Systeme beschreibende Differentialgleichung einen harmonischen Ansatz x=C*e**(λt) vorgeben und analytische Lösungen ermitteln. https://physik.leech.it/pub/Theo_A/Skripte/Harmonischer%20Oszillator%20&%20Schwingungen.pdf Im Zeitalter des numerischen Lösens hat das seine alleinige Berechtigung verloren. Und das spätestens nach dem Pasta-Ulam-Experiment 1953. https://en.wikipedia.org/wiki/Fermi%E2%80%93Pasta%E2%80%93Ulam%E2%80%93Tsingou_problem
> Im Zeitalter des numerischen Lösens hat das seine alleinige Berechtigung
verloren.
Naja, ist halt schon ein Unterschied, ob man sich eine analytische
Loesung vorstellen kann, oder immer eine Simulation laufen lasen muss.
Pandur S. schrieb: >> Im Zeitalter des numerischen Lösens hat das seine alleinige Berechtigung > verloren. > > Naja, ist halt schon ein Unterschied, ob man sich eine analytische > Loesung vorstellen kann, oder immer eine Simulation laufen lasen muss. Najaja, die analytische Lösung beruht ja auch auf Vereinfachungen/Modellierungen (sinusförmig) wie auch die Simulation. Insofern ist das nicht unbedingt eine 'allgemeinere Lösung' sondern auch nur was spezielles. Kann man auch gut an der Entwicklung der Stealthflugzeuge vom F-117 (Erstflug: 1981) zur F-22 (1990)sehen. Bei ersterem konnte man nur Facettenflächen und dern Rückstrahlung berechnen und musste aerodynamisch ungünstige Formen wählen, während man bei B-2 (1989)und F-22 Computer hatte, beliebige Flächen computertechnisch auf Radareche zu optimieren. https://de.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin_F-22#/media/Datei:Raptor_F-22_27th.jpg https://de.wikipedia.org/wiki/Lockheed_F-117#/media/Datei:Lockheed_F-117A_Nighthawk_USAF.jpg
Analytische Lösungen haben den großen Vorteil besser in unsere Vorstellungswelt zu passen. So fällt es uns leicht(er) etwas unter einem Eigenvektor, einer Eigenform oder einem Eigenwert vorzustellen. Mit Groß O von h^p+1 sieht es beim Runge-Kutta-Verfahren schon deutlich schlechter aus.
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