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Mechanische Wellen – Überblick

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Die Autor*innen
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Georg Hoffmann
Mechanische Wellen – Überblick
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Mechanische Wellen – Überblick Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Mechanische Wellen – Überblick kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib die Definition von Longitudinal- und Transversalwellen an.

    Tipps

    Überlege in welche Richtung sich der Schwingungserzeuger bewegt, und in welche Richtung die Auslenkung erfolgt.

    Stelle dir die Beispiele praktisch vor.

    Lösung

    Die Transversalwelle unterscheidet sich deutlich von der Longitudinalwelle. Die Erste schwingt auf der Stelle auf und ab und breitet sich daher senkrecht zur Schwingungsrichtung aus. Während sich die Longitudinalwelle in Schwingungsrichtung ausbreitet. Für beide Wellenformen gibt es mehrere Beispiele, auch aus dem Tierreich.

    Eine Schlange bewegt sich in Transversalwellen nach vorne. Nur die Seitenwinder-Klapperschlange schafft es, sich seitlich zu bewegen.

    Schnecken bewegen sich mit einer Longitudinalwelle vorwärts, indem sie ihren Körper kontrahieren und entspannen.

  • Gib die Besonderheiten zum Ausbreitungsmedium an.

    Tipps

    Betrachte die Medien einzeln.

    Was ist mathematisch der Unterschied zwischen Strecke, Fläche und Raum?

    Wellen überlagern sich häufig an einer Mediumsgrenze.

    Lösung

    Man unterscheidet die Wellen anhand von drei Kriterien in Typen.

    1.) Wird ein Medium zur Ausbreitung der Welle benötigt?

    Wenn ja, liegt eine Materiewelle vor.

    Wenn nein, liegt eine elektromagnetische Welle vor.

    2.) Wie verhält sich die Schwingungsrichtung zur Ausbreitungsrichtung?

    Gleich bedeutet, dass eine Longitudinalwelle vorliegt.

    Senkrecht zueinander bedeutet, dass eine Transversalwelle vorliegt.

    Beides bedeutet, dass eine überlagerte Welle vorliegt. An der Oberfläche nennen wir diese Oberflächenwelle.

    3.) In wie viele Raumrichtungen breitet sich die Welle aus?

    Entlang einer Raumrichtung bedeutet, das eine lineare Welle vorliegt.

    Entlang einer Fläche bedeutet, dass eine ebene Welle vorliegt.

    In alle Raumrichtungen bedeutet, dass eine Raumwelle vorliegt.

  • Erkläre, wie ein Erdbeben entsteht.

    Tipps

    Damit die Erde bebt, muss sie angestoßen werden.

    Lösung

    Erdbeben zählen zu den Naturkatastrophen. Jedoch nur die starken Beben werden von uns registriert.

    Es gibt jeden Tag Erdbeben rund um die Welt, sogar in Deutschland. Jedoch nur wenige schaffen es in die Nachrichten.

    In bestimmten Regionen kommen sie jedoch viel häufiger vor, so an der Westküste der USA. Hier treffen die pazifische und die nordamerikanische Platte aufeinander. Daher gibt es hier viele Beben und auch mehr vulkanische Aktivität.

    Deutschland liegt hierbei auf der eurasischen Platte und zwar relativ weit weg von ihrem Rand. Daher gibt es hier weniger Beben.

    Island wiederum liegt zur Hälfte auf der eurasischen und nordamerikanischen Platte. Hier gibt es sehr viel vulkanische Aktivität und auch mehrere zumeist schwache Beben.

  • Erkläre die Anzeige des Seismographen.

    Tipps

    Jedes Beben hat Warnzeichen und eine kurze Phase, in der man sich vorbereiten kann.

    Lösung

    Wir können uns nicht vor Erdbeben schützen und sie nicht verhindern. Der Seismograph gibt uns jedoch eine Vorwarnung und ein wenig Zeit, um uns vorzubereiten auf das Unabwendbare.

    Zudem haben wir Bauweisen entwickelt, um Strukturen vor Erdbeben zu schützen. Zumeist wirken diese als Dämpfer.

    Die Seismographen in Deutschland sind gut verteilt. Allein in Mitteldeutschland gibt es 44 Seismographen.

    Diese zeichnen jährlich mehrere hundert Beben auf.

  • Gib die Definitionen der möglichen Ausbreitungsrichtungen einer Welle an.

    Tipps

    Stelle dir die Objekte geometrisch vor.

    Lösung

    Über die Geometrie ist diese Aufgabe leicht lösbar.

    Eine Gerade ist linear und hat nur eine Raumrichtung.

    Eine Ebene ist eine planare Fläche und besitzt zwei Raumrichtungen.

    Ein Raum erstreckt sich in alle drei Dimensionen.

  • Erkläre die Entstehung eines Tsunami.

    Tipps

    Taifune unterscheiden sich sowohl in ihrer Auswirkung, Ursache als auch in ihrem Ablauf stark vom normalen Wellengang oder der Seiche - das sind stehende Wellen -, die durch Reflexion beispielsweise am Hafenbecken entstehen.

    Lösung

    Es gibt noch drei andere Ursachen für einen Taifun.

    Erstens: Ein Asteroid schlägt im Meer ein. Dieser wirkt dann wie ein sehr schwerer Stein, der mit einer unvorstellbar großen Kraft ins Wasser geworfen wird. Nur, dass hierbei kurzzeitig das komplette Wasser bis zum Meeresboden verdrängt wird. Dadurch könnten auch Flutwellen mit einer Höhe von mehreren hundert Metern entstehen.

    Zweitens: eine vom Menschen gezündete starke Bombe auf dem Meeresgrund oder an einer tektonischen Platte. Dies hätte dieselbe Wirkung wie ein Seebeben.

    Drittens: das Platzen einer große Gasblase auf dem Meeresgrund. Dadurch würde ebenso sehr viel Wasser in Bewegung geraten. Nur, dass sich dort die Welle zum Mittelpunkt hin und nicht davon wegbewegt.

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