Ph10-Von der Schwingung zur Welle

  Aufgabe 1

Du kennst die la-Ola-Welle im Stadion.

Erkläre wie sie entsteht.

Man kann sich auch folgendes vorstellen. Im Stadion steht eine Person auf, hebt die Hände hoch, bleibt ein paar Sekunden stehen und setzt sich wieder. Die Person wiederholt dies alle zwei Minuten. Alle anderen Personen im Stadion bleiben sitzen. Was ist hier nun anders? Die Person macht auch hier wie bei der la-Ola-Welle eine periodische Bewegung, die man als "Schwingung" bezeichnen könnte. Aber niemand anderes macht mit. Die eine Person macht an ihrem Ort eine Bewegung, die Umgebung bleibt in Ruhe.
Bei der la-Ola-Welle machen die Nachbarn vor ihm etwas zeitversetzt vorher die gleiche Bewegung und die Nachbarn nach ihm ebenfalls zeitversetzt nach ihm auch die gleiche Bewegung. Die "Schwingung" setzt sich dadurch fort und es entsteht eine Welle.

Merke Eine Schwingung ist eine lokale Bewegung, die an einem Ort erfolgt. Bei der la-Ola-Welle bewegen sich einzelne Menschen auf und ab,. Jede Person macht eine hinauf-hinab Bewegung, sie schwingt und macht diese Bewegung zeitversetzt zu seinem Nachbarn. Jede Person verlässt ihren Platz nicht, macht also lokal ihr Schwingung. Durch die Wiederholung der gleichen Bewegung durch den Nachbar, die etwas später erfolgt, hat man den Eindruck, dass die Schwingung sich nun zum Nachbarn hin fortsetzt und einen Weg zurücklegt. Dies bezeichnet man dann als Welle. Eine Welle setzt sich aus vielen einzelnen Schwingungen zusammen. Die la-Ola-Welle bewegt sich so durch das ganze Stadion.

Ein zweites Beispiel siehst du hier:

  Aufgabe 2

Übertrage deine Beobachtungen von der la-Ola-Welle auf das "Schunkelvideo".

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Eine Person macht eine hin-und-her-Bewegung. Sie macht eine Schwingung. Dadurch, dass sie die anderen Personen anstößt machen diese Personen mit und machen ebenfalls eine Schwingung. Alle Schwingungen von allen Personen ergeben eine Welle.

Merke: Eine Welle ist eine sich räumlich ausbreitende Schwingung. Bei der la-Ola-Welle ist es die räumliche Ausbreitung einer einmaligen Störung, beim Schunkeln bewegen sich alle Personen synchron um ihre Gleichgewichtslage. Eine Welle ist also eine sich räumlich ausbreitende periodische Bewegung aus dem Gleichgewichtszustand oder auch eine einmalige Veränderung des Gleichgewichtszustands eines Systems.

Auf dieser Seite siehst du die Entstehung einer Welle aus einer Schwingung.

  Aufgabe 3

Erkläre den Unterschied zwischen einer Schwingung und einer Welle.

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Eine Schwingung erfolgt an einem Platz. Ein Körper wird aus seiner Gleichgewichtslage ausgelenkt und schwingt um diese Gleichgewichtslage. Die Schwingung findet lokal statt.

Jede Welle setzt sich aus Schwingungen zusammen. Jeder einzelne Körper des Systems bewegt sich dabei synchron zur Anregung (eventuell auch zeitlich versetzt) und vollführt die gleiche Schwingung. Jeder Körper macht lokal die Schwingung, während alle Schwingungen zusammen die Welle bilden, die sich ausbreitet und dabei einen Weg zurücklegt.

  Aufgabe 4

Welche Wellen kennst du?

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• Wasserwellen
• Schallwellen
• Lichtwellen
• Radio- und Fernsehwellen
• Mikrowellen
• ...

Damit eine Welle entsteht muss eine Schwingung eines Körpers da sein, die sich auf seine Nachbarkörper überträgt. So etwas bezeichnet man dann als gekoppelte Schwingung.
Diese Kopplung ist bei der la-Ola-Welle nicht erkennbar, aber vorhanden.
Beim Schunkeln entsteht die Kopplung durch das Angerempeln des Nachbarn.
Bei Wasserwellen werden Wassermoleküle aus ihrer Ruhelage (ruhige Wasseroberfläche) ausgelenkt.
Schallwellen breiten sich in Medien aus, dort schwingen Atome oder Moleküle, z.B. Eisenatome in Stahl, Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle in der Luft, Wassermoleküle im Wasser.
Licht wird als Welle beschrieben. Seine Ausbreitung erfolgt durch zueinander senkrecht stehende elektrische und magnetische Felder, die miteinander gekoppelt sind.

In der Physik beschreibt man die Ausbreitung von Wellen durch zwei Arten.
Eine Art von Wellen sind Longitudinalwellen (Längswellen).
Die andere Art von Wellen sind Transversalwellen (Querwellen).

  Aufgabe 5

Auf der Seite sind die zwei Begriffe Transversal- und Longitudinalwelle erklärt.
Fasse kurz zusammen, was eine

• Longitudinalwelle
• Transversalwelle

ist und gib Beispiele dafür an.

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Bei einer Longitudinalwelle (Längswelle) bewegen sich die schwingungsfähigen Teilchen in Ausbreitungsrichtung.
Beispiel: Schallwellen, Federwelle

Bei einer Transverwalwelle (Querwelle)bewegen sich die schwingungsfähigen Teilchen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.
Beispiel: la-Ola-Welle, Seilwelle, elektromagetische Welle (Licht, Radio, Mikrowelle, ...)

Zwei schöne Beispiele siehst du auf dieser Seite

  Aufgabe 6

Welche Wellen sind in diesem Bild dargestellt?

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A und B sind Transversalwellen, C ist eine Longitudinalwelle,