Physik-LK · Skript PL2 · Wellen

Transversal- und Longitudinalwelle

Eine Welle ist eine Störung, die von Teilchen zu Teilchen weiterwandert. Oben schwingen die Teilchen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, unten in Ausbreitungsrichtung. In beiden Ketten bleibt jedes Teilchen an seinem Platz: Es wandert nur die Energie.

So gehst du vor

1Tippe „Einen Wellenberg schicken“ und beobachte das rote Teilchen in beiden Ketten.
2Tippe in einer Kette auf ein anderes Teilchen, dann wird dieses rot.
3Schalte die Dauerwelle ein und verändere vorher Frequenz, Ausbreitungsgeschwindigkeit und Amplitude. Eine Änderung beruhigt die Kette.
4Vergleiche im Zeitbild das rote Teilchen mit dem Erreger. Mit „Anhalten“ frierst du das Bild ein.

In der unteren Kette sind die Stellen blau getönt, an denen sie verdichtet ist. Der orange Streifen zeigt, wo gerade Energie steckt; beim einzelnen Wellenberg markiert die gestrichelte Linie ihren Schwerpunkt. Am rechten Ende läuft die Welle aus dem Bild, ohne zurückzukommen.

Frequenz f

0,6 Hz

Ausbreitungsgeschwindigkeit c

30 cms

Amplitude ŷ

2,4 cm

Daraus folgt

λ = cf = 50,0 cm

größte Schnelle: 2π · f · ŷ = 9,0 cms

Das rote Teilchen und der Erreger

Rot: das gewählte Teilchen. Grau gestrichelt: der Erreger. Beide machen dasselbe, das Teilchen nur später.

Auslenkung y

0,0 cm

Schnelle v

0,0 cms

Rotes Teilchen

Ruhelage x = 30 cm

Verspätung gegenüber dem Erreger: xc = 1,00 s

Energieschwerpunkt: keine Energie auf der Kette

Aufträge

Schicke einen Wellenberg und verfolge das rote Teilchen. Wo steht es, wenn die Welle vorbei ist? Was ist am Ende an der Kette angekommen?
Stelle c = 30 cms ein und wähle das Teilchen bei x = 30 cm. Wie stark ist es im Zeitbild gegen den Erreger verschoben? Prüfe mit xc.
Vergleiche für die Dauerwelle die Schnelle des roten Teilchens mit c. Stelle f = 0,6 Hz, ŷ = 2,4 cm ein. Wie groß ist die größte Schnelle? Warum darf man beide Geschwindigkeiten nicht verwechseln?
Halte die Dauerwelle an. Wo liegen in der unteren Kette die Verdichtungen? In welche Richtung bewegen sich die Teilchen dort gerade? Tippe auf ein Teilchen in der Verdichtung und lies die Schnelle ab.
Halbiere die Amplitude. Was passiert mit c und λ, was mit der Höhe des orangen Streifens?
Ordne zu: Schall in Luft, Seilwelle, Licht, P-Welle und S-Welle beim Erdbeben. Warum gibt es in Luft keine Querwelle?

Theorie: Wellen-Skript, Abschnitte „Kopplung und Ausbreitung“, „Transversal- und Longitudinalwellen“ und „Energietransport ohne Materietransport“.