Resonanzkatastrophe bei Haaren?(Andie Physiker/Physikinter.)

[teku]

Ich habe die Frage mal in diese Kategorie gesteckt, falls es nicht passt dürft ihr es gerne ändern.

Folgender Gedanken ist mir heute durch den Kopf geschossen als ich beim Gehen gemerkt habe, dass mein Zopf doch gut in Schwingung geraten ist:

Kann es bei Haaren zu einer Resonanzkatastrophe kommen?

Kann man also durch seinen Gang eine Erregerfrequenz schaffen/treffen, die so schwingt, das sie es schafft die Amplitude der Eigenschwingung der Haare so der Maßen zu verstärken, dass es Ende zu einer Resonanzkatastrophe kommt. (Beispiel so einer Katastrophe)

Im Nachhinein denke ich selber, dass es so normal nicht möglich ist. Das man ja eine gedämpfte (Reibung an Kleidung/anderen Haaren, Luftwiederstand) Schwingung hat und die Amplitude ja nicht so stark ausarten kann.

Bin mal gespannt was ihr darüber so denk. Und ob es als Testversuch im Labor tatsächlich möglich wäre.

[honzhonz]

Abstract: Ja, macht aber nichts.

Ja, wenn du phasenverschoben deine Zopfschwingung anregst, dann wird die Amplitude maximal werden. Das Ding ist nur, dass die Bewegung deines Zopfes ja durch die eines Fadenpendels beschrieben wird und bei dem ist die maximale Auslenkung wegen der festen Aufhängung (in dem Fall dein Kopf) begrenzt. Die größte Auslenkung ist in dem Fall der maximale Winkel zur Ruhelage, also genau \pi. Im schlimmsten Fall beschreibt dein Zopf also einen Kreis.
=> Headbangen = Resonanzkatastrophe.

Den Luftwiderstand kannst du da durch eine starke Anregung auch vernachlässigbar machen.

PS-Edit: Tschuldigung, dass es nicht so spannend ist wie die Tacoma Bridge

[Melis]

nicht-physiker-einwurf:

also, kommt es nicht auch auf die flexibilität des gegenstands an? eine brücke ist ja "fester" als ein haar. man haar kann man ja jederzeit an den haarenden zusammenbiegen, dass es u-förmig wird. bei einer brücke geht das nicht. ich stelle mir daher vor, dass für die frage, ob etwas bricht, wichtig ist, wie die spannung "absorbiert" werden kann. bei einem festen gegenstand geht das irgendwann nicht mehr, er kann die form nicht mehr hinreichend verändern, daher reißt die form auf.

ein haar kann die form aber noch mehr ändern und ist ja auch auch nur an einer seite "festgemacht", wie schon genannt wurde.

lg
melis

[kaktus]

Kann zwar nichts beitragen, aber die Frage finde ich superspannend. Hoffentlich melden sich noch mehr Physik-Fachleute!

[honzhonz]

ich stelle mir daher vor, dass für die frage, ob etwas bricht, wichtig ist, wie die spannung "absorbiert" werden kann. bei einem festen gegenstand geht das irgendwann nicht mehr, er kann die form nicht mehr hinreichend verändern, daher reißt die form auf.

Ja, ich glaube du meinst da schon das Richtige. (Auch wenn ich nicht ganz sicher bin, was du mit Spannung absorbieren meinst.) Du kannst Energie in die Verformung stecken. Aber das ist in der Situation hier völlig unerheblich:

ein haar kann die form aber noch mehr ändern und ist ja auch auch nur an einer seite "festgemacht", wie schon genannt wurde.

Das ist beim Hin- und Herschwingen unwichtig, ob es die Form ändern kann, da du ja von links nach rechts schwingst und da könntest du auch nen Stock nehmen, der würde davon nicht brechen. Er würde sich nur irgendwann im Kreis um die Aufhängung drehen. Verstehst du, was ich meine?

[nessa454]

Oh man, das begeistert mich gerade spontan vielleicht auch nur weil ich gerade Maschinendynamik hinter mir hab . Oder gerade für Mathe lauter Schwingungssysteme berechne?
Also phasenverschoben anregen is die eine Sache, aber du müsstest ja auch noch genau die Resonanzfrequenz der Haare bzw des zopfes erwischen. Wie man die wohl berechnet?
Kommt aber auch drauf an wie stark der Rücken etc dämpft, vielleicht hat der zopf ja garkeine Resonanzfrequenz?

[sumsum]

Einwand von meinem Freund: und was passiert, wenn jemand das andere Ende des Zopfes festhält? Dann ist der Zopf ja doch wieder wie eine Brücke.

Ich persönlich würde ja vermuten, dass so ein Zopf zu wenig eine Einheit bildet und daher jedes Haar für sich in Schwingung gerät und nicht der gesamte Zopf. Da aber nicht jedes Haar gleich ist, denke ich, dass sie auch unterschiedliche Eigenfrequenzen haben. Und sollte mal die Eigenfrequenz von ein paar Haaren getroffen werden, verpufft sich die Schwingung ganz schnell durch Reibung mit anderen Haaren und daher bleibt die Resonanzkatastrophe aus.

Das ist aber auch nur geraten

[Melis]

Ja, ich glaube du meinst da schon das Richtige. (Auch wenn ich nicht ganz sicher bin, was du mit Spannung absorbieren meinst.) Du kannst Energie in die Verformung stecken

ich glaube, das meinte ich. also diese brücke, wenn die sich so bewegt, dann ist da noch spannung (nicht elektrische spannung) und bewegungsenergie. oder bewegungsdruck? und die brücke kann sie nicht beliebig durch verformen ausgleichen. haare können das aber viel mehr bzw andere weiche materialen, ein seil oder ein gummi.

deshalb denke ich, dass der zopf auch dann nicht bricht, wenn er am ende noch festgehalten wird. er ist so flexibel, dass er die bewegungen mitmachen kann, ohne zu zerbrechen und außerdem in sich beweglich (die haare sind ja nicht starr aneinander gebunden).

aber das beispiel mit dem ast war sehr anscheulich, vielen dank

lg
melis

[honzhonz]

Einwand von meinem Freund: und was passiert, wenn jemand das andere Ende des Zopfes festhält? Dann ist der Zopf ja doch wieder wie eine Brücke.

Falls man den Zopf so einspannen würde, dann wäre das aber eine vollkommen andere Schwingung (vgl die Saite eines Musikinstrumentes) als die Pendelschwingung, die der Zopf in der ursprünglichen Frage am Rücken vollführt. Beim eingespannten Zopf wäre dann auch die Resonanzfrequenz sehr anders und da müsste man dann tatsächlich die Reibungseffekte mit den anderen Haaren berücksichtigen. Falls die Reibung mit den anderen Haaren da nicht ausreicht, dann müsste es schon gehen, das Haar so zum reißen zu bekommen. Dann hängt das wahrscheinlich sogar von der Art und Weise ab, wie der Zopf geflochten ist. Ich denke, da müsste man sogar Daten dazu finden, schließlich ist ein eingespanntes Seil eigentlich nichts anderes als ein Zopf.

Für die ursprüngliche Frage des schwingenden Zopfes auf dem Rücken ist die Resonanzfrequenz recht einfach zu finden, da schwingt einfach der Schwerpunkt wie ein normales Fadenpendel, ist also nur abhängig von Zopflänge und -gewicht. Bei langen Zöpfen könnte es allerdings chaotisch werden, da der Schwerpunkt womöglich nicht immer im Zopf liegt. *chrchr*
Naja, hauptsache es reißt nix.