Materialität - Masse, Anregungskraft und Elastizität

Gemäß dem ersten Newton'schen Axiom, dem Trägheitsprinzip, verharrt jeder Körper im Zustand der Ruhe bzw. gleichförmigen Bewegung, solange keine Kraft auf ihn einwirkt.

Um Schwankungen eines elastischen Körpers zu erzeugen, muss eine bestimmte Kraft auf ihn einwirken. Die Ablenkung ist umso größer, je stärker diese Kraft einwirkt, z.B. das Anschlagen einer Gitarrensaite.

Ein Körper kann jedoch nicht beliebig verformt werden. Die Elastizität des Materials bestimmt, wie stark die Verformung sein kann. Je elastischer, desto einfacher ist der Körper aus der Ruhelage zu bringen und desto stärker ist die Schwankung.

Abb.: einfaches Federpendel (Quelle: Internet)
Sobald keine Kraft mehr auf den Körper einwirkt, tendiert dieser wieder dazu, in die Ruhelage zurückzukehren (Massenträgheit). Das zweite Newton'sche Gesetz beschreibt diesen Zustand. "Wirkt auf ihn eine Kraft, so wird er in Richtung der Kraft beschleunigt. Die Beschleunigung ist der Kraft direkt, der Masse des Körpers umgekehrt proportional -

Ein Körper kehrt jedoch nicht augenblicklich in seine Ausgangslage zurück. Aufgrund der Massenträgheit bewegt sich ein Körper über die Ruhelage hinaus in die Gegenrichtung der ursprünglichen Ablenkung. Hier wirkt nun eine entgegengesetzte Kraft und die Masse bewegt sich wiederum in Richtung Ruhelage und darüber hinaus etc.
Das Zusammenwirken zwischen Elastizität und Massenträgheit bewirkt somit einen ständigen Wechsel zwischen Spannung und Komprimierung eines elastischen Gegenstandes. Diese fortwährenden Bewegungen, ausgelöst durch eine einwirkende Kraft von außen, über die Ruhelage hinaus werden als Schwingungen bezeichnet.

Das Schwingungsverhalten eines Körpers wird durch die Beschaffenheit des Materials und der Masse des Körpers bestimmt. Die Beschleunigung der Bewegung ist umso größer, je geringer die Masse bzw. je geringer die Elastizität des Körpers ist. Die Krafteinwirkung von außen (Anregungskraft) hat jedoch keine Auswirkung auf die Beschleunigung der Bewegung.
Bsp.: Ein schweres, elastisches Gummiband schwingt langsamer als eine steife, dünne Klaviersaite.