Big Bang Physik 6, Schulbuch

RG 6.1, G 6.2 Schwingungen  31 Grundlagen der Schwingungen  18  Bei lauter Musik schwingt die Membran des Lautsprechers stärker. Das kannst du sogar mit der Hand direkt am Lautsprecher spüren ( F9 ). In der Haut befinden sich Rezeptoren, die mechanische Schwingungen wahrnehmen können. Bei einer elektromagnetischen Schwingung wie dem Licht bedeutet eine größere Amplitude mehr Hellig- keit . Einen Ton mit einer höheren Frequenz nimmst du auch höher wahr (Abb. 18.16b). Die Höhe eines Tons gibt dir sofort Rückschluss, wie schnell die Tonquelle schwingt. Hummeln schlagen zum Beispiel rund 200-mal pro Sekunde mit den Flügeln und erzeugen ein tiefes Brummen (Abb. 18.17). Gelsen machen 400 oder mehr Flügelschläge pro Sekunde ( F10 ). Das ergibt das dir bekannte unangenehme, hohe Geräusch. Eine Stimmgabel mit 440Hz schwingt 440-mal in der Sekunde ( F11 ). Beim Licht ergibt eine niedrige Frequenz rotes Licht, eine hohe blaues . Die Frequenz kann so hoch (Ultraschall bzw. Ultraviolett) oder so tief werden (Infraschall bzw. Infrarot), dass du sie nicht mehr mit deinen Sinnesorganen wahrnehmen kannst. Zusammenfassung Die Schwingungsdauer eines Federpendels hängt nur von der Federhärte und der schwingenden Masse ab. Die beiden wichtigsten Eigenschaften einer Schwingung sind die Schwingungsdauer bzw. Frequenz und die Amplitude. Abb. 18.16:  a) Unterschiedliche Amplitude bei Schall und Licht b) Unterschiedliche Frequenz bei Schall und Licht Abb. 18.17:  Hummeln erzeugen ein tiefes Brummen, Gelsen ein nerviges hohes Surren. Z Stell dir dazu vor, dass sich neben der Feder ein Papierstrei- fen bewegt, auf dem die Schwingung mit einem Stift aufge- zeichnet wird (Abb. 18.14 und 18.15). Am Papier hast du dann ein Diagramm von der zeitlichen Veränderung der Auslen- kung. Wir sehen uns das qualitativ an. An Hand dieses Diagramms kannst du zwei wichtige Merk- male jeder Schwingung erkennen. Da ist zunächst einmal die Amplitude . Sie gibt die maximale Auslenkung aus der Ruhelage an. Das zweite Merkmal ist die dir schon bekann- te Schwingungsdauer . Sie wird für eine ganze Hin- und Her- bewegung gemessen, also zum Beispiel von Berg zu Berg. Vor allem bei sehr schnellen Schwingungen ist es aber prak- tischer, die Frequenz anzugeben. Darunter versteht man die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Sie ist somit der Kehrwert der Schwingungsdauer. Sie hat die Einheit 1/s. Man hat ihr aber zusätzlich zu Ehren des Physikers HEIN- RICH HERTZ (1857–1894) die Einheit Hertz (Hz) gegeben. Frequenz f = ​ 1  _ T ​ f … Frequenz in s –1 bzw. Hz (Hertz) T … Schwingungsdauer in s Was bedeuten diese beiden Merkmale im Alltag? Nehmen wir dazu die zwei wichtigsten Sinnesorgane, die Schwingungen sehr gut messen können: Augen und Ohren ( F12 )! Beim Schall bedeutet eine größere Amplitude einen lauteren Ton (Abb. 18.16a). Abb. 18.14:  Die Schwingung des Federpendels wird auf das vorbeige- zogene Papier aufgezeichnet. Abb. 18.15:  So sieht das Diagramm aus, das die schwingende Masse in Abb. 18.13 erzeugt. Es ist ein Weg-Zeit-Diagramm. F Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv