Entstehung und Ausbreitung von Schall und mechanischen Wellen
Wie breitet sich Schall aus und wie entstehen mechanische Wellen? Diese Seite erklärt die grundlegenden Konzepte und Eigenschaften von Schallwellen und mechanischen Wellen.
Definition: Mechanische Wellen sind die Ausbreitung einer Schwingung, bei der Energie übertragen, jedoch kein Stoff transportiert wird. Sie zeigen eine räumliche und zeitliche periodische Änderung physikalischer Größen wie Druck, Beschleunigung und Energie.
Schallwellen Definition und Ausbreitung:
Schall entsteht, wenn Körper wie eine Stimmgabel schwingen und dadurch Druckschwankungen in der Luft erzeugen. Diese Schallwellen breiten sich als Longitudinalwellen im Raum aus.
Highlight: Schallausbreitung im Freien ist in festen, flüssigen und gasförmigen Medien möglich, jedoch nicht im Vakuum.
Eigenschaften von Schall:
- Die Lautstärke nimmt mit der Amplitude zu.
- Die Tonhöhe steigt mit zunehmender Frequenz.
- Schallwellen Frequenzbereiche:
- Hörbarer Schall: ca. 16 Hz bis ca. 20 kHz
- Infraschall: unter 16 Hz
- Ultraschall: über 20 kHz
Example: Ein Beispiel für die Anwendung der Schallausbreitung ist die Berechnung der Entfernung eines Gewitters. Wenn zwischen Blitz und Donner 5 Sekunden vergehen, lässt sich die Entfernung mit der Formel S = c * t / 2 berechnen, wobei c die Schallgeschwindigkeit in Luft (340 m/s) ist.
Mechanische Wellen umfassen neben Schall auch Seil-, Erdbeben- und Druckwellen. Für ihre Entstehung sind folgende Voraussetzungen notwendig:
- Schwingungsfähige Körper oder Teilchen
- Wechselwirkende Kräfte zwischen Teilchen und Körpern
- Energiezufuhr zur Schwingungsanregung
Arten von Wellen:
- Longitudinalwelle Beispiel: Schallwellen, bei denen Teilchen längs zur Ausbreitungsrichtung schwingen.
- Transversalwelle Beispiel alltag: Wellenkraftwerk, wo Teilchen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen.
Vocabulary: Ausbreitungsgeschwindigkeit Welle: Die Geschwindigkeit, mit der sich Wellen ausbreiten oder ein Zustand oder eine physikalische Größe fortschreitet.
Diese Zusammenfassung bietet einen umfassenden Überblick über die Eigenschaften von Schall, wie Schall entsteht und sich ausbreitet, sowie über die grundlegenden Konzepte mechanischer Wellen. Sie ist besonders nützlich für Schüler, die die Grundlagen der Wellenphysik verstehen möchten.
