Modell einer Drehschwingung

Das Polsche Rad ist ein Drehpendel mit einstellbarer Wirbelstrombremse. Das eigentlich Pendel besteht aus einem drehbar gelagerten Kupferring (Massenträgheitsmoment kgm2) und einer Sprialfeder. Die Wirbelstrombremse wirkt direkt auf den Kupferring. Lenkt man den Kupferring durch eine Drehbewegung aus, benötigt das ungedämpfte Pendel für eine volle Schwingung Sekungen.

1. Wie gross ist die Winkelrichtgrösse (Drehfederkonstante) der Spiralfeder?
2. Modellieren Sie dieses System (Drehpendel, Wirbelstrombremse und Anregung) mit Berkeley Madonna.
3. Modellieren Sie die zugehörige Energieebene.
4. Wie gross muss die Dämpferkonstante der Wirbelstombremse sein, damit die Schwingung kritisch gedämpft ist? Beantworten Sie diese Frage mit Hilfe der Theorie und mit Hilfe des Simulationsmodells.
5. Nun wird das Pendel über eine konstante Auslenkung am andern Ende der Drehfeder harmonisch angeregt. Bestimmen Sie mit Hilfe des Modells ein paar Punkte der Resonanzkurve.