Big Bang Physik 6, Schulbuch

RG 6.1, G 6.2 Wellen  55 Wellengrundlagen 1  19  Daher sind manche Orgelpfeifen auf einer Seite geschlos- sen. Man nennt sie dann gedeckte Pfeifen. Man spart zwar die Hälfte des Materials, dafür haben sie aber einen völlig anderen Klang, weil sich in ihnen nur ungeradzahlige Ober- töne ausbilden können (siehe Abb. 19.29). Erinnere dich: Die Höhe, die du von einem Klang wahrnimmst, kommt von der Grundfrequenz, die Klangfarbe hängt von seinem Frequenz- spektrum ab, also von Anzahl und Intensität der Obertöne (siehe Abb. 18.52, S. 42 und Abb. 21.7, S. 67).  Info: Die Sonne ist ein Riesengong Z Zusammenfassung Zwei gleiche, aber gegenläufige Wellen erzeugen eine ste- hende Welle. Wellenknoten und -bäuche befinden sich dann immer an denselben Stellen. Im Alltag spielt das vor allem in der Akustik eine Rolle – und im Mikrowellenherd, wenn der Drehteller kaputt ist. i Die Sonne ist ein Riesengong Auch in Seen können stehende Wellen mit rund 1m Höhe entstehen. Man nennt sie Seiches (sprich „ßäsch“). Diese werden aber nicht durch die Gezeiten ausgelöst ( F28 ), sondern durch Wind, Druckschwankungen oder Beben- wellen. Aus allen Frequenzen verstärkt der See nur be- stimmte – wie bei der Flasche. Die Schwingungsdauer eines Seiches lässt sich einfach ab- schätzen. Der Bodensee ist rund 50 km lang und hat eine durchschnittliche Wassertiefe von 90m. Eine Flachwasser- welle kann sich daher mit 30m/s (= 108 km/h) ausbreiten (siehe Abb. 19.19, S. 51). Für einmal Hin- und Zurückschaukeln benötigt die Welle daher etwas weniger als eine Stunde. Auch die Sonne wirkt als Resonanzkörper für Schallwellen, die durch die Konvektion (siehe Big Bang 5, Kap. 12.2) im Sonneninneren erzeugt werden und eine verwirrende Vielfalt von Mustern stehender Wellen bilden (Abb. 19.32). Die Sonne ist also eine Art 3-dimensionaler Riesengong. Abb. 19.31:  Stehende Welle in einem See: In diesen passt eine halbe Welle, wie bei einer offenen Orgelpfeife. In der Seemitte befindet sich ein Knoten. Abb. 19.32:  Stehende Wellen auf der Sonnenoberfläche, stark über- trieben dargestellt Wellengrundlagen 1 Kurz vor 1900 suchte man beinahe verzweifelt nach einem Medium, das das Licht transportiert. Braucht Licht ein Medium? Warum suchte man nach einem solchen Medium? L Wie kann man zwischen den Erdwellen von einem illegalen Atomtest und einem normalen Erdbeben unterscheiden? L Hast du eine Erklärung dafür, warum sich mechani- sche Transversalwellen nur in Festkörpern und an der Oberfläche von Flüssigkeiten ausbreiten können? L Wenn man eine Glocke anschlägt und mit einem Stethoskop am Rand hört, was findet man dabei heraus? L Welche Reiter springen, wenn du die Saite so wie in der Abbildung anzupfst? L Die Geschwindigkeit einer Wasserwelle hängt von ihrer Wellenlänge ab. Hängt sie aber auch von ihrer Höhe ab? L Hat eine Wasserwelle Energie? Und besitzt sie einen Impuls? L Hast du eine Erklärung dafür, warum in warmer Luft die Schallgeschwindigkeit größer ist als in kalter? L Wenn du einen Stein auf dünnes Eis wirfst, dann hörst du eine Art „Piuuuu“, also ein Geräusch, dessen Höhe sehr schnell abnimmt. Warum ist das so? L Wie schnell wäre ein Tsunami, wenn er sich in Tiefwas- ser bewegen würde? Wie tief müsste das Wasser dazu sein? Die Gleichung findest du in Abb. 19.19, S. 51. L Die Töne einer Grille kann man 800m weit hören! Dieses kleine Insekt bringt daher die Luft in einer Halbkugel mit dem Durchmesser von 1.600m zum Schwingen. Das entspricht einer unglaublichen Masse von 1 Milliarde kg! Wie kann so ein winziges Tier so viel Masse bewegen? L Welche Frequenzen verstärkt ein Badezimmer mit 3m Höhe? L Was weißt du Spezielles über Wasserwellen? Fasse zusammen und verwende dabei Abb. 18.40, 19.1, 19.5, 19.13, 19.18, 19.19, 19.20, 19.24, 19.31. Was weißt du Spezielles über Erdbebenwellen? Fasse zusammen und verwende dabei 18.32, F28 , Kap. 18.5, S. 36, 19.2, 19.3, 19.14, 19.15. 19 F29 W2  F30 S1 F31 E1 F32 S2  Abb. 19.33 F33 E2  F34 E2  F35 W1 F36 W2 F37 W2  F38 E2 F39 E2  F40 S2  F41 E2  F42 E2  Nur z Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv