Mechanische Schwingungen und Wellen: Grundlagen

Diese Seite führt in die Grundlagen der mechanischen Schwingungen und Wellen ein, die zentrale Themen in der Physik der Oberstufe darstellen. Es werden wichtige Definitionen und physikalische Größen erläutert.

Definition: Eine Schwingung ist die zeitlich periodische Änderung einer physikalischen Größe bzw. eines physikalischen Zustands.

Definition: Eine mechanische Welle ist die Ausbreitung einer mechanischen Schwingung im Raum.

Die Seite erklärt die wichtigsten Kenngrößen mechanischer Schwingungen, darunter:

• Auslenkung (y)
• Amplitude (Ymax)
• Periodendauer (T)
• Frequenz (f)

Formel: Die Beziehung zwischen Frequenz und Periodendauer wird durch f = 1/T ausgedrückt.

Es werden zwei wichtige Beispiele für mechanische Schwingungen vorgestellt:

1. Fadenpendel: Die Periodendauer hängt von der Pendellänge und der Fallbeschleunigung ab.
2. Federschwinger: Die Periodendauer wird durch die Masse und die Federkonstante beeinflusst.

Beispiel: Beim Fadenpendel gilt für die Periodendauer T = 2π√(l/g), wobei l die Pendellänge und g die Fallbeschleunigung ist.

Die Seite erläutert auch die Unterschiede zwischen Längs- und Querwellen:

• Längswellen (Longitudinalwellen): Die Schwingrichtung entspricht der Ausbreitungsrichtung. Beispiel: Schallwellen.
• Querwellen (Transversalwellen): Die Schwingrichtung steht senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Beispiele: Wasserwellen, Seilwellen.

Highlight: Durch Wellen wird Energie, aber kein Stoff transportiert.

Abschließend werden die Voraussetzungen für die Entstehung von Wellen und ihre Ausbreitungseigenschaften (Reflexion, Brechung, Beugung und Interferenz) genannt.

Definition: Eine Welle ist eine zeitlich und räumlich periodische Änderung einer physikalischen Größe bzw. eines physikalischen Zustands.