Gedämpfte Schwingung – Stoßdämpfer
Aufgabenstellung
Der Stoßdämpfer eines Autos kann (ein wenig vereinfacht) als gedämpftes Federpendel beschrieben werden. Das gesamte Fahrzeug stellt dabei den Pendelkörper (Masse m) dar, die Feder (Federkonstante k) ist im Stoßdämpfer enthalten. Die Bewegung der Feder wird dabei gedämpft, indem sie sich in einem zähflüssigen Öl befindet.
Bewerten Sie die Richtigkeit der folgenden Aussagen bezüglich eines gedämpften Federpendels für den konkreten Anwendungsfall eines Stoßdämpfers im Auto.
| Aussage | Richtig | Falsch |
|---|---|---|
| Die Feder sollte so gedämpft sein, dass der Stoßdämpfer nach einmaliger Belastung zügig wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt. Dies entspricht dem aperiodischen Grenzfall eines gedämpften Pendels. | ||
| Ist die Dämpfung der Feder zu schwach, so schwingt das Fahrzeug nach jeder Straßenunebenheit nach. | ||
| Selbst mit einer sehr starken Dämpfung der Feder lässt sich eine Schwingung nicht völlig vermeiden. Der Stoßdämpfer wird sich nach einer Auslenkung immer mehrfach auf- und abbewegen. | ||
| Die Dämpfung der Feder hat keinen Einfluss auf das Schwingungsverhalten des Stoßdämpfers. Sie dient lediglich dazu, den Verschleiß zu verringern. |
Lösung
- Die Feder sollte so gedämpft sein, dass der Stoßdämpfer nach einmaliger Belastung zügig wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt. Dies entspricht dem aperiodischen Grenzfall eines gedämpften Pendels.
- Richtig: Dies ist das gewünschte Verhalten eines Stoßdämpfers. Ein Nachschwingen des Stoßdämpfers (Schwingfall) ist ebenso wenig sinnvoll wie ein langes Verharren im ausgelekten Zustand (Kriechfall).
- Ist die Dämpfung der Feder zu schwach, so schwingt das Fahrzeug nach jeder Straßenunebenheit nach.
- Richtig: Dieses Verhalten entspricht dem Schwingfall eines gedämpften Pendels.
- Selbst mit einer sehr starken Dämpfung der Feder lässt sich eine Schwingung nicht völlig vermeiden. Der Stoßdämpfer wird sich nach einer Auslenkung immer mehrfach auf- und abbewegen.
- Falsch: Bei (hinreichend) großer Dämpfung tritt der aperiodische Grenzfall oder der Kriechfall auf, bei denen keine Schwingung vorliegt.
- Die Dämpfung der Feder hat keinen Einfluss auf das Schwingungsverhalten des Stoßdämpfers. Sie dient lediglich dazu, den Verschleiß zu verringern.
- Falsch: Die Stärke der Dämpfung entscheidet darüber, ob der Schwingfall, der aperiodische Grenzfall oder der Kriechfall vorliegt.