8. Wellen (1)

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8.1. Überlagerung von Schwingungen

 

Allgemeine Gleichung der Schwingungen und Wellen; y0 = maximale Amplitude

 

 

8.1.1. Phasengleichheit

 

Zwei Wellen, die in Phase sind, aber unterschiedliche Amplituden haben

 

       

8.1.2. Phasenverschoben

 

Zwei Wellen die um den Winkel Phi Phasenverschoben sind; a = s.u.

 

Faktor a aus der obigen Gleichung wird durch die Amplituden und den Winkel bestimmt

 

       

8.1.3. bei unterschiedlichen Perioden

 

Wie 8.1.1 nur diesmal mit unterschiedlichen Perioden. Die resultierende Welle ist nicht mehr harmonisch.

 

   

8.2. Lissajous-Figuren

 

x-Wert der Lissajous-Figur; a = Amplitude

 

y-Wert der Lissajous-Figur; b = Amplitude

 

   

8.3. Oszillator

 

Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle

 

Ausschlag am Punkt x zur Zeit t = Amplitude * sin( Omega (t - "Zeit die die Welle benötigt um zum Punkt x zu gelangen"))

 

Die Zeit die die Welle braucht um sich bis zum Punkt x auszubreiten

 

   

8.4. Wellengleichung

 

Wellengleichung (Umformung aus 8.3.2)

 

   

8.5. stehende Welle

 

Indexerklärung: ST = stehende Welle; R = Welle, die nach rechts läuft; L = Welle die nach links läuft

 

Einsetzen der Wellengleichungen (8.6.1,2 in 8.5.1) und trigonometrisch aufgelöst. Hier haben die beiden Wellen dieselbe Amplitude (Deshalb: 2y)

 

X = Position eines Knotens in der stehenden Welle; Ein Knoten hat den Wert 0, ein Bauch oder tal hat den Wert 2y

 

Delta X = Abstand der Knoten zueinander: halbe Wellenlänge

 

   

8.6. Aufeinandertreffen zweier Wellen

 

Wellengleichung der nach rechts laufenden Welle

 

Wellengleichung der nach links laufenden Welle

 

  

8.7. Grundschwingung (2 offene Enden)

 

Wellenlänge der Grundschwingung; 1 Knoten

 

Frequenz der Grundschwingung (v = Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle)

 

       

8.7.1. 1.Oberschwingung (2 offene Enden)

 

Wellenlänge; 2 Knoten

 

Frequenz

 

       

8.7.2. 2.Oberschwingung (2 offene Enden)

 

Wellenlänge; 3 Knoten

 

Frequenz

 

       

8.7.3. k.Oberschwingung (2 offene Enden)

 

Allgemeine Aussage über die Wellenlänge der k-ten Oberschwingung; k+1 Knoten

 

Allgemeine Aussage über die Frequenz der k-ten Oberschwingung

       

       

8.7.4. Alles mit zwei festen Enden

 

          

Alles wie bei zwei offenen Enden; nur: 2 Knoten

 

            

Alles wie bei zwei offenen Enden; nur: 3 Knoten

 

          

Alles wie bei zwei offenen Enden; nur: 4 Knoten

 

         

Alles wie bei zwei offenen Enden; nur: k+2 Knoten

 

   

8.8. Longitudinalwelle

 

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

   

Wellenlänge der Grundschwingung mit einem festen und einem offenen Ende; 1 Knoten

 

Frequenz der Grundschwingung

 

Wellenlänge der 1. Oberschwingung mit einem festen und einem offenen Ende; 2 Knoten

 

Frequenz der 1. Oberschwingung

 

Wellenlänge der 2. Oberschwingung mit einem festen und einem offenen Ende; 3 Knoten

 

Frequenz der 2. Oberschwingung

 

Wellenlänge der k-ten Oberschwingung mit einem festen und einem offenen Ende; k+1 Knoten

 

Frequenz der k-ten Oberschwingung

 

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