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Darstellung der harmonischen Schwingung
Schwingungen sind lokale periodische Bewegungen um eine Gleichgewichtslage. Ein Beispiel ist ein Fadenpendel. Das ideale (mathematische) Pendel ist ungedämpft und schwingt harmonisch mit einer bestimmten Eigenfrequenz . Harmonisch heißt „nach Art einer harmonischen Schwingung“ („Sinusschwingung“).
Harmonische Schwingung
Ein Fadenpendel schwingt um eine Gleichgewichtslage mit einer bestimmten Auslenkung . Rechts die grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufs dieser Schwingung. = momentane Auslenkung, = maximale Auslenkung (Amplitude), = Periodendauer.
(Quelle: Endspurt Physik, Thieme, 2020)Beim Durchgang durch die Ruhelage = 0 ist die potenzielle Energie der Schwingung gleich null und die kinetische Energie maximal. Das heißt auch, dass die potenzielle Energie und die kinetische Energie jeweils um eine Viertelperiode gegeneinander phasenverschoben sind. Die Summe aus potenzieller und kinetischer Energie bleibt dabei zeitlich konstant (sofern die Schwingung ungedämpft ist, s. unten). Im Umkehrpunkt, d.h. in der höchsten Lage, ist die potenzielle Energie maximal und die kinetische Energie gleich null.
