Schwingungen und Wellen

Nummer

sww

ECTS

3.0

Anspruchsniveau

intermediate

Inhaltsübersicht

Periodische Vorgänge spielen in Natur und Technik eine überaus wichtige Rolle. Bereits an den stark vereinfachten Modellvorstellungen der harmonischen Schwingung resp. der ebenen Welle lassen sich die wichtigsten Eigenschaften von Schwingungen und Wellen sowie deren vielfältige technische Anwendungen verstehen.

Inhalt:

harmonische und nicht-harmonische periodische Vorgänge
Harmonische Schwingung (freie ungedämpfte, freie gedämpfte, und erzwungene Schwingung; Resonanzphänomene)
Überlagerung von Schwingungen; Schwebung, Aliasing, gekoppelte Pendel
phänomenologische Einführung in die Wellenlehre; Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen; math. Beschreibung von (ebenen und Kugel-) Wellen; Unterschied Phasen- und Gruppengeschwindigkeit
Verhalten von Wellen in Medien und an Grenzflächen; Energietransport in Wellen
Stehende Wellen, Resonatoren
Dopplereffekt
Interferenz und Beugung
Einführung in die Wellenoptik

Lernziele

Die Studierenden können einfache, schwingende Systeme mit Hilfe eines passenden Modells beschreiben und deren charakteristische Grössen (z.B. die Eigenfrequenz) aus System- resp. Messdaten berechnen.
Sie kennen die Grundbegriffe der Wellenlehre (Longitudinal-/Transversalwelle, Phasen resp.Gruppengeschwindigkeit) und können zugehörige Berechnungen mittleren Schwierigkeitsgrades durchführen.
Sie kennen den Begriff "Oszillator" und können die Eigenfrequenzen einfacher Oszillatoren berechnen. verstehen die Phänomene Interferenz und Beugung und können in der Anwendung beobachtete Effekte interpretieren resp. zu erwartende Effekte quantifizieren.

Empfohlene Vorkenntnisse

Mechanik (mech) Elektromagnetismus (elmag)
Studiengang M: Differenzialgleichungen (dglM)
Studiengänge EIT, ST: Modellieren dynamischer Systeme (mds)

Leistungsbewertung

Erfahrungsnote und MSP schriftlich