Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit c einer Welle darf nicht mit der Geschwindigkeit v der einzelnen Oszillatoren verwechselt werden. Während c im Allgemeinen kon- stant ist, verändert sich v periodisch. 42.2 zeigt, wie c und λ zusammenhängen. Die kleinen roten Pfeile geben die Momentangeschwindigkeit an, mit der sich die ein- zelnen Oszillatoren bewegen. Der schwarze Pfeil dagegen gibt die Ausbreitungs- richtung der Welle an. Wie groß ist die Energie? Betrachtet man die Wasserteilchen der Welle als harmo- nische Oszillatoren, so erkennt man, dass die Energie sowohl zum Quadrat der Amplitude als auch zum Quadrat der Frequenz proportional ist. Ein weiterer Fak- tor ist die Masse der Oszillatoren, also die schwingende Wassermasse. Die Energie der harmonischen Welle ergibt sich aus der Summe der Energien der einzelnen Oszillatoren und ist daher gleichfalls proportional dem Quadrat der Amplitude und dem Quadrat der Frequenz. E = m · y 0 2 · ω 2 __ 2 d Wasserwellen Man könnte glauben, eine Wasserwelle sei eine dahinwandernde Wassermasse. Diese Ansicht kann man leicht widerlegen. Man braucht nur ein Stück Treibholz zu beobachten. Wenn ein Wellenberg kommt, bewegt sich das Holz erst ein wenig rückwärts, dann aufwärts und vorwärts und endlich wieder abwärts. Ist der Wel- lenberg vorbei, so schwimmt das Holz an derselben Stelle wie vorher. Das Wasser hat sich mit der Welle also nicht fortbewegt. Es findet kein Massetransport statt. Nur die Energie pflanzt sich in der Wellenbewegung fort! Auf Seen und auf dem Meer werden die Wellen im Allgemeinen vom Wind erzeugt, der zunächst die Wasseroberfläche kräuselt, die kleinen Wellen höher macht und ihnen auf diese Weise immer mehr Energie verleiht. Die Höhe der Wellen hängt von der Windgeschwindigkeit ab, von der Dauer der Windeinwirkung und von der Länge der Wasserstrecke, über die der Wind ungehindert wehen kann. Die folgende Tabelle gibt eine ungefähre Vorstellung von den Auswirkungen des Windes. Auch wenn der Wind zu wehen aufgehört hat, bewegen sich die Wellen weiter und können große Entfernungen im Meer zurücklegen und so die Sturmenergie um die halbe Erde transportieren. Man konnte z. B. herausfinden, dass Wellen, die sich an der Küste von Cornwall im Südwesten Englands brachen, vier Tage zuvor von ei- nem Hurrikan in der Gegend von Florida an der nordamerikanischen Ostküste er- zeugt worden waren. Windstärke nach Beaufort Wind- geschwindigkeit Auswirkungen am Land Auswirkungen auf dem Meer 1 (leichter Zug) 0,3–1,5m/s Windrichtung nur durch Rauch erkennbar kleine Kräuselwellen 3 (schwache Brise) 3,4–5,4m/s Blätter und dünne Zweige bewegen sich Wellenhöhe bis 0,5m 5 (frische Brise) 8,0–10,7m/s kleine Bäume schwanken und biegen sich Wellenhöhe von 0,5–2,5m 7 (starker Wind) 13,9–17,1m/s fühlbare Hemmung beim Gehen Wellenhöhe von 2,3–7,0m 9 (Sturm) 20,8–24,5m/s kleine Schäden an Häusern Wellenhöhe von 10–15m 10 (schwerer Sturm) 24,5–28,5m/s Bäume werden entwurzelt, schwere Schäden an Häusern sehr hohe See, Wellenhöhe ca. 15–20m 11 (orkanartiger Sturm) 28,5–32,7m/s Dächer werden abgedeckt, Autos aus der Spur geworfen, Windbruch, Gehen unmöglich Wellenhöhe > 20m 12 (Orkan) > 32,7m/s schwerste Sturmschäden und Verwüstungen keine Sicht mehr; Wellenhöhe > 20m 43.1 Am flachen Strand kommt es zur Brechung von Wellen. Mehr über Meeres- wellen erfährst du unter: physikplus.oebv.at. 43.2 Was geschieht beim Wellenreiten? 43.3 Am Atlantik ist in vielen Gegenden Baden nur zu bestimmten Zeiten und an über- wachten Stränden erlaubt. Welche Gefahren gibt es für die Schwimmer? 43 | WELLEN Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv