Ressonanzkatastrophe bei Glas

Wissenschaft Physik
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Hallo!

Das man ein Glas nicht „zersingen“ kann ist mir klar. Aber es gab im Fernsehen ein Experiment bei dem Glas unterhalb seiner Eigenfrequenz mit einem starken Lautsprecher angeregt wurde und es begann sich zu deformieren, aber nicht bärsten.

Wie das prinzipiell funktioniert kann ich mir vorstellen, gesetz dem Fall wir haben einen eindimensionalen ebenen Wellenträger mit gegebener Ausbreitungsgeschwindigkeit.

Meine Fragen:

  1. Kommt eine Ressonanzkatastrophe bei einem Trinkglas prinzipiell anders zustande als bei einer Brücke?
  2. Welche Frequenz und welcher Schalldruck sind dazu nötig? Kann man das berechnen oder nur empirisch bestimmen?
  3. Wo bekommt man Informationen aus dem Internet dazu, die nicht nur den Effekt zeigen, sondern das auch physikalisch mit Gleichungen und Sätzen aufarbeiten?

Gruß Christian

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Hallo Christian,

Meine Fragen:

  1. Kommt eine Ressonanzkatastrophe bei einem Trinkglas
    prinzipiell anders zustande als bei einer Brücke?

Grundsätzlich nicht. Das System schaukelt sich so lange auf, bis irgendwo die auftretenden Kräfte zu gross werden und irgendetwas bricht. Dann isses kaputt.
Der Hauptsächliche unterschied besteht in der Form der Schwingung.

  1. Welche Frequenz und welcher Schalldruck sind dazu nötig?
    Kann man das berechnen oder nur empirisch bestimmen?

Wenn man ALLE Daten hat, lässt es sich berechnen. Wichtigste Werte sind die Geometrie und die Materialeigenschaften.
Eine Grosse Glocke hat einen tieferen Klang als eine kleine (Der Grundton ist die Resonazfrequenz). Je häter (spröder) der Werkstoff um so höher der Ton.

  1. Wo bekommt man Informationen aus dem Internet dazu, die
    nicht nur den Effekt zeigen, sondern das auch physikalisch mit
    Gleichungen und Sätzen aufarbeiten?

Normalerweise wird dieses Thema unter „Akustik“ behandelt, in welchem Semester das bei euch durchgenommen wird,weiss ich aber nicht. Aber du könntest do mal deinen Physik-Proff. fragen, oder nicht ???

MfG Peter(TOO)

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Hi

Meine Fragen:

  1. Kommt eine Ressonanzkatastrophe bei einem Trinkglas
    prinzipiell anders zustande als bei einer Brücke?

Kann sein, kann aber auch nicht sein :wink:. Prinzipiell muss man selbsterregte Schwingungen (z.B. bei der Takoma-Narrows-bridge) und erzwungene Schwingungen (Anregung mit einem Lautsprecher) unterscheiden. Leider wird das oft fälschlich in einen Topf geworfen. Einen guten Aufsatz findest du hier http://www.ketchum.org/ajp1.html. (Natürlich kann man eine Brücke z.B. mit Maschinen zu einer erzwungenen Schwingung anregen.)

  1. Welche Frequenz und welcher Schalldruck sind dazu nötig?
    Kann man das berechnen oder nur empirisch bestimmen?

Bis zur Zerstörung (Strukturversagen)? Das ist ein stark nichtlinearer Prozess, deshalb ist das alles andere als einfach. Wie man diese Problematik experimentell angeht findest du hier beschrieben. http://www.isd.uni-stuttgart.de/Versuchstechnik/Vt_7…
Mathematisch geht man solche Fragen meist mit einer Finiten-Elemente-Analyse an. Der Bruch selbst ist schwer Vorherzusagen, da die dazu notwendige Last z.B. von der Kerbtiefe abhängt, also davon, wie glatt das Glas poliert ist, ob es Kratzer gibt, oder ob es schon durch das Design Kerben gibt. Das ist ein eigenes Forschungsgebiet (Bruchmechanik).

  1. Wo bekommt man Informationen aus dem Internet dazu, die
    nicht nur den Effekt zeigen, sondern das auch physikalisch mit
    Gleichungen und Sätzen aufarbeiten?

siehe oben. Suchbegriffe sind: Bruchmechanik, Strukturversagen, erzwungene Schwingung, selbsterregte Schwingung (dynamics bzw. mechanics of fracture, structural failure, forced oscillation, selfexcitation )

Und dann kannst Du auch in der Bibliothek unter Maschinenwesen bzw. Materialwissenschaften nach Strukturdynamik und Bruchmechanik suchen. Entsprechend zur Bedeutung der Fachgebiete sind die Lehr- und Fachbücher zum Thema Legion …

Ciao Rossi