Thema: Aufbau eines Demonstrationsexperimentes zur Vermessung von Chladnifiguren
Zusammenfassung:
Aus den unterschiedlichen möglichen Anregungsmöglichkeiten einer Platte hat sich bei der gegebenen Zielsetzung die Wirbelstromanregung als die am besten geeignete erwiesen. Die Platte wurde dabei auf Spiralfedern gelegt, um zusätzliche Randbedingungen und damit Verfälschungen der Ergebnisse zu vermeiden. Eine hohe Materialdämpfung der Platte stellte sich als vorteilhaft heraus, da diese durch die breiteren Resonanzen diese leichter aufzuspüren sind.
Die Steuerung des Experimentes erfolgt über die Soundkarte eines PC. Eine für das Experiment entwickelte Software wird dabei sowohl als Signalgenerator, als auch zur Analyse der Plattenschwingung eingesetzt.
Für die im Experiment verwendeten Platten und die relevanten Randbedingungen wurden die wichtigsten Grundlagen aus der Plattentheorie aufgezeigt und die Frequenzen und Klangfiguren berechnet. Geschlossene Lösungen gibt es dabei nur für die kreisrunde und die rechteckige Platte.
Die berechneten Werte wurden im Folgenden experimentell ermittelt. Dabei zeigte sich, dass die Abweichung von Theorie und Praxis im Bereich der Messungenauigkeiten liegt. Für höhere Frequenzen ist die Abweichung kleiner als 1%, bei geringeren Frequenzen war der Fehler etwas größer.
Die vielseitigen Anwendungen der Plattenschwingungen wurden abschließend dargestellt. Historich betrachtet finden die Chladnischen Klangfiguren dabei ihre Anwendung in der Untersuchung des Klangverhaltens von Musikinstrumenten. An diesem Beispiel wurden die Anwendungsverfahren näher beschrieben und die Relevanz des Experimentes gezeigt.