8. Wellen (1)
8.1. Überlagerung von Schwingungen
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Allgemeine Gleichung der Schwingungen und Wellen; y0 = maximale Amplitude |
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Zwei Wellen, die in Phase sind, aber unterschiedliche Amplituden haben |
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Zwei Wellen die um den Winkel Phi Phasenverschoben sind; a = s.u. |
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Faktor a aus der obigen Gleichung wird durch die Amplituden und den Winkel bestimmt |
8.1.3. bei unterschiedlichen Perioden
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Wie 8.1.1 nur diesmal mit unterschiedlichen Perioden. Die resultierende Welle ist nicht mehr harmonisch. |
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x-Wert der Lissajous-Figur; a = Amplitude |
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y-Wert der Lissajous-Figur; b = Amplitude |
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Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle |
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Ausschlag am Punkt x zur Zeit t = Amplitude * sin( Omega (t - "Zeit die die Welle benötigt um zum Punkt x zu gelangen")) |
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Die Zeit die die Welle braucht um sich bis zum Punkt x auszubreiten |
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Wellengleichung (Umformung aus 8.3.2) |
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Indexerklärung: ST = stehende Welle; R = Welle, die nach rechts läuft; L = Welle die nach links läuft |
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Einsetzen der Wellengleichungen (8.6.1,2 in 8.5.1) und trigonometrisch aufgelöst. Hier haben die beiden Wellen dieselbe Amplitude (Deshalb: 2y) |
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X = Position eines Knotens in der stehenden Welle; Ein Knoten hat den Wert 0, ein Bauch oder tal hat den Wert 2y |
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Delta X = Abstand der Knoten zueinander: halbe Wellenlänge |
8.6. Aufeinandertreffen zweier Wellen
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Wellengleichung der nach rechts laufenden Welle |
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Wellengleichung der nach links laufenden Welle |
8.7. Grundschwingung (2 offene Enden)
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Wellenlänge der Grundschwingung; 1 Knoten |
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Frequenz der Grundschwingung (v = Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle) |
8.7.1. 1.Oberschwingung (2 offene Enden)
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Wellenlänge; 2 Knoten |
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Frequenz |
8.7.2. 2.Oberschwingung (2 offene Enden)
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Wellenlänge; 3 Knoten |
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Frequenz |
8.7.3. k.Oberschwingung (2 offene Enden)
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Allgemeine Aussage über die Wellenlänge der k-ten Oberschwingung; k+1 Knoten |
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Allgemeine Aussage über die Frequenz der k-ten Oberschwingung |
8.7.4. Alles mit zwei festen Enden
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Alles wie bei zwei offenen Enden; nur: 2 Knoten |
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Alles wie bei zwei offenen Enden; nur: 3 Knoten |
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Alles wie bei zwei offenen Enden; nur: 4 Knoten |
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Alles wie bei zwei offenen Enden; nur: k+2 Knoten |
Man nennt eine Welle eine Longitudinalwelle wenn die Schwingrichtung des einzelnen Oszillators mit der Ausbreitungsrichtung der Welle übereinstimmt (Beispiel: Schall)
8.9. ein offenes und ein festes Ende
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Wellenlänge der Grundschwingung mit einem festen und einem offenen Ende; 1 Knoten |
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Frequenz der Grundschwingung |
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Wellenlänge der 1. Oberschwingung mit einem festen und einem offenen Ende; 2 Knoten |
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Frequenz der 1. Oberschwingung |
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Wellenlänge der 2. Oberschwingung mit einem festen und einem offenen Ende; 3 Knoten |
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Frequenz der 2. Oberschwingung |
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Wellenlänge der k-ten Oberschwingung mit einem festen und einem offenen Ende; k+1 Knoten |
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Frequenz der k-ten Oberschwingung |