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Mechanische Wellen

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Die Autor*innen
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Jakob Köbner
Mechanische Wellen
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Mechanische Wellen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Mechanische Wellen kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere den Wellenbegriff.

    Tipps

    Grenze den Begriff Schwingung vom Begriff Welle ab.

    Bei Wellen unterscheidet man zwei typische Ausbreitungsarten.

    Lösung

    Die Vorstellung, was eine Welle ist, leitet man häufig von den mechanischen Schwingungen ab. Koppelt man dort schwingungsfähige Teilchen wie zum Beispiel Pendel miteinander, so kann sich die Schwingung eines Pendels über die anderen Pendel im Raum ausbreiten.

    Bei einer mechanischen Welle wird ein Teilchen in Bewegung versetzt und über Kopplungskräfte wird diese Bewegung an andere Teilchen übertragen. Das einzelne Teilchen bleibt jedoch in seiner Position. Es schwingt lediglich um seine Ruhelage. Durch die Kopplung der Teilchen wird demnach die Schwingungsenergie übertragen.

  • Beschreibe, wie man auf einer Geigensaite stehende Wellen erzeugen kann.

    Tipps

    Stehende Wellen auf einer Geigensaite besitzen die gleichen Eigenschaften wie alle stehenden Wellen allgemein.

    Lösung

    Wellen auf einer Geigensaite zählen auch zu den Transversalwellen. Sie sind mit dem bloßen Auge nicht sichtbar. Man kann sie sich aber experimentell verdeutlichen, indem man selbst Seilwellen erzeugt.

  • Analysiere den Schwingungstyp einer La-Ola-Welle.

    Tipps

    Aus welchen Teilchen besteht diese Welle?

    In welche Richtung schwingen die Teilchen?

    In welche Richtung breitet sich die Welle aus?

    Welchem Schwingungstyp gehört die Welle an?

    Lösung

    Die La-Ola-Welle ist eine Transversal- oder Querwelle.

    Die schwingenden Teilchen dieser Welle sind die Zuschauer: Sie stehen auf und setzen sich hin. Ihre Schwingungsrichtung ist also nach oben und unten. Die Welle breitet sich aber zu einer Seite aus. Somit stehen Schwingungsrichtung und Ausbreitungsrichtung senkrecht aufeinander.

  • Grenze mechanische von anderen Wellenformen ab.

    Tipps

    Mechanische Wellen benötigen ein Übertragungsmedium.

    Können sich die Wellen jeweils im Vakuum ausbreiten?

    Lösung

    Die Vielzahl mechanischer Wellen hast du bereits im Video kennengelernt. Sie sind an ein Übertragungsmedium gebunden. Bei Seil- und Wasserwellen steckt dieses Medium bereits im Namen. Schallwellen breiten sich in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern aus. Als besondere Form der Schallwellen gliedern sich Druckwellen mit ein.

    Anders als mechanische Wellen sind die anderen genannten Wellen nicht an ein Medium gebunden. Lichtwellen, die zu den elektromagnetischen Wellen gehören (siehe obige Abbildung), Gravitationswellen und Materiewellen können sich im Vakuum ausbreiten.

  • Beschreibe, was du zur Erzeugung einer stehenden Welle benötigst.

    Tipps

    Die Wellen müssen sich komplett gleichen.

    Stehende Wellen sind nicht auf einen bestimmten Ausbreitungstyp oder eine bestimmte Wellenart festgelegt.

    Lösung

    Es gibt zahlreiche Beispiele für stehende Wellen. Wichtige Voraussetzungen für ihre Entstehung sind dabei gleiche Frequenz (und damit Wellenlänge), gleiche Amplitude sowie gegenläufige Richtungen.

  • Analysiere die Besonderheiten einer Wasserwelle.

    Tipps

    Wie kann eine oberflächennahe Wasserströmung entstehen?

    Gezeitenkräfte oder Temperatur- oder Salzgehaltdifferenzen spielen dabei keine Rolle.

    Lösung

    Früher ordnete man Wasserwellen den Transversalwellen zu. Aber die Wassermoleküle beschreiben eine komplexere Bewegung. Ohne den Einfluss von Strömungen würden sich die Wasserteilchen auf geschlossenen Kreisbahnen bewegen.

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