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mechanische Wellen und Schwingungen
16.12.2020
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Eine Schwingung ist die zeitlich periodische Änderung einer physikalischen Größe bzw. eines physikalischen Zustands. Mechanische Schwingungen und mechanische Wellen Eine mechanische Welle ist die Ausbreitung einer mechanischen Schwingung im Raum. Eine mechanische Schwingung ist eine zeitlich periodische Bewegung eines Körpers um seine Ruhelage. physikalische Größen: Auslenkung y Amplitude Ymax Perioden- dauer Frequenz Frequenz: f= T f Perioden- dauer ielle Energie n t Fadenpendel 1s 1Hz=1/s T = 2π Abhängig von: - Pendellänge 1m 1m oder f = potentielle f - Fallbeschleunigung Abstand des schwingenden Körpers von der Ruhelage maximaler Abstand des schwingenden Körpers von der Ruhelage Zeit für eine vollständige Hin- und Herbewegung Schwingungen pro Sekunde 1 n in Hz oder Perioden- dauer Federschwinger rescesse S Abhängig von: - Masse - Ruhelage T = 2π reeeeeext D Federkonstante Federkraft F Auslenkung y honing Längswelle (Longitudinalwelle) Schwingrichtung Beispiele: Schallwellen Ausbreitungs- Wellenlänge richtung physikalische Größen: Voraussetzungen für die Entstehung: - das Vorhandensein schwingungsfähiger Teilchen - eine Kopplung zwischen den Teilchen - eine Anregung von Teilchen (Energiezufuhr) Durch Wellen wird Energie, aber kein Stoff transportiert. Periodendauer Ausbreitungs- geschwindigkeit λ Amplitude Ymax T V 1m 1m 1s Querwelle (Transversalwelle) m 1- S Schwing- richtung Beispiele: Wasserwellen, Seilwellen Ausbreitungs- Ausbreitungseigenschaften: - Reflexion, Brechung, Beugung und Interferenz richtung Abstand zweier benachbarter Schwinger, die sich im gleichen Schwingungszustand befinden maximaler Abstand der Welle von der Ruhelage Zeit für eine vollständige Welle Geschwindigkeit, mit der sich ein Schwingungszustand im Raum ausbreitet Eine Welle ist eine zeitlich und räumlich periodische Anderung einer physikalischen Größe bzw. eines physikalischen Zustands. Schall ist eine wellenförmige Bewegung von (kleinen) Schallerzeugung: - Alle Phänomene, die man mit den Ohren wahrnehmen kann, bezeichnet man als Schall. Ton Schallwellen - Körper, von denen Schall ausgeht, sind Schallquellen. - Schall entsteht, indem der schwingende Körper auf die Luft einwirkt. Schallquelle Stimmgabel Dichte-/Druckteilchen Klang Geräusch Knall Arten von Schall - Schallereignisse N Schallübertragung Luft Verdichtung Verdünnung Schallempfang Trommelfell Mbesteht aus einer reinen Sinus-Schwingung Überlagerung von mehreren Sinustönen, mit einem sich wiederholenden Muster komplexes...
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Alternativer Bildtext:
Schallereignis ohne sich wiederholende Muster kurzes Schallereignis mit hoher Amplitude Schallausbreitung: - ein Medium (Gas, Flüssigkeit, Festkörper) wird benötigt - Ausbreitung erfolgt in Bewegungsrichtung (longitudinal) - keine Schallausbreitung im Vakuum! - Schallwellen breiten sich in der Luft mit 1235 km/h aus -> Schallgeschwindigkeit