Dämpfung

Dämpfung bezeichnet die Verringerung der Amplitude von Schwingungen oder Signalen durch Energieverlust in einem System. Sie wirkt dissipativ: Energie wird in Wärme, Reibung oder andere Formen der irreversiblen Energiespeicherung überführt. In technischen Systemen dient Dämpfung dazu, Schwingungen zu begrenzen, Reaktionen zu stabilisieren und Resonanzen zu vermeiden. Dämpfung kann in mechanischen, akustischen, elektrischen und steuerungstechnischen Anwendungen auftreten.

Mechanische Dämpfung entsteht durch Reibung, viskose Widerstände, Materialhysterese oder Fluiddämpfung. Typen umfassen viskose Dämpfung (Kraft proportional zur Geschwindigkeit), Coulombsche Reibung (konstante Reibungskraft) und hysteretische Dämpfung, bei der Energie im Material verloren geht. In Strukturen kommen Dämpfer, viskoelastische Schichten oder Fließmedium zum Einsatz.

Bei einer linearen, rückgekoppelten zweiten Ordnungsdynamik m x'' + c x' + k x = 0 charakterisiert der Dämpfungsgrad die Art der Schwingung. Die Dämpfungsratio ζ = c/(2 sqrt(mk)) beschreibt, ob das System unter-, kritisch- oder überdämpft ist. Unterdämpfte Systeme oszillieren mit abklingender Amplitude; kritisch gedämpfte Systeme kehren ohne Überschwingen zur Gleichgewichtslage zurück; überdämpfte Systeme kehren langsamer zurück. Die Güte Q eines Systems ist invers proportional zu ζ, Q ≈ 1/(2ζ) bei leichter Dämpfung.

Anwendungen umfassen den Vibrationenschutz in Gebäuden, Fahrzeugen und Maschinen, Schalldämmung, Dämpfung in Elektronik sowie Regelungstechnik, wo Dämpfung Stabilität und Reaktionsverhalten beeinflusst. Messmethoden reichen von der Auswertung des Abklingverhaltens freier Schwingungen bis zur Impedanz- oder Spektraldarstellung.

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