Schwingungen und Pendel: Eine mathematische und physikalische Einführung

Wissenschaftlicher Aufsatz aus dem Jahr 2011 im Fachbereich Physik - Mechanik, Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Veranstaltung: Grundvorlesungen der theoretischen Physik, Sprache: Deutsch, Abstract: Diese Zusammenfassung ist im Rahmen der theoretischen Grundvorlesungen des Physikstudiums entstanden und soll ein solides Grundverständnis der mathematischen und physikalischen Behandlung von Schwingungen und Pendeln vermitteln. Dazu gehört vor allem die Herleitung und Lösung der Bewegungsgleichung; hierzu wird zu Beginn eine kurze Einführung in die komplexen Zahlen und die trigonometrischen Funktionen gegeben. Die verwendeten mathematischen Methoden werden Schritt für Schritt eingeführt, motiviert und erläutert. Die Herleitungen verwendeter Formeln und Gleichungen sind durch Grafiken veranschaulicht. Es wird aufgezeigt, wie man dieselben Gleichungen durch verschiedene Herangehensweisen und Ansätze herleiten kann und wie die Ergebnisse interpretiert werden können. Diese Ausarbeitung ist als Unterrichtsentwurf für die gymnasiale Oberstufe sowie für das Selbststudium geeignet. Am Ende finden sich auch Ausblicke auf weiterführende Themen und eine Zusammenfassung der erarbeiteten Gleichungen. Alle Themengebiete werden durch ein Übungsbeispiel in Aufgabenform mit Musterlösung gefestigt.