Wie groß ist die Energie einer Welle? Betrachtet man die Wasserteilchen der Welle als harmonische Oszillatoren, so erkennt man, dass die Energie sowohl zum Quadrat der Amplitude als auch zum Quadrat der Frequenz proportional ist. Ein weiterer Faktor 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 proportional dem Quadrat der Amplitude und dem Quadrat der Frequenz ( ω = 2πf). E = m·y 0 2·ω 2 __ 2 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 dann wieder abwärts. Ist der Wellenberg 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. 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 einem Hurrikan in der Gegend von Florida an der nordamerikanischen Ostküste erzeugt worden waren. 47.1 Am flachen Strand kommt es zur Brechung von Wellen. 47.2 Wie funktioniert Wellenreiten? Was sind die Schwierigkeiten dabei? 47.3 Am Atlantik ist in vielen Gegenden Baden nur zu bestimmten Zeiten und an überwachten Stränden erlaubt. Welche Gefahren sind beim Schwimmen zu beachten? Bei vielen Wetterberichten wird die Windstärke angegeben. Die Windstärke kann in km/h, Knoten oder in Beaufort angegeben werden. Mithilfe eines Windsackes (47.4) kann man die Richtung des Windes und die ungefähre Stärke bestimmen. Die folgende Tabelle gibt eine ungefähre Vorstellung von den Auswirkungen des Windes. Windstärke nach Beaufort Windgeschwindigkeit Auswirkungen am Land Auswirkungen auf dem Meer 1 (leichter Zug) 0,3–1,5 m/s Windrichtung nur durch Rauch erkennbar kleine Kräuselwellen 3 (schwache Brise) 3,4–5,4 m/s Blätter und dünne Zweige bewegen sich Wellenhöhe bis 0,5 m 5 (frische Brise) 8,0–10,7 m/s kleine Bäume schwanken und biegen sich Wellenhöhe von 0,5–2,5 m 7 (starker Wind) 13,9–17,1 m/s fühlbare Hemmung beim Gehen Wellenhöhe von 2,3–7,0 m 9 (Sturm) 20,8–24,5 m/s kleine Schäden an Häusern Wellenhöhe von 10–15 m 10 (schwerer Sturm) 24,5–28,5 m/s Bäume werden entwurzelt, schwere Schäden an Häusern sehr hohe See, Wellenhöhe ca. 15–20 m 11 (orkanartiger Sturm) 28,5–32,7 m/s Dächer werden abgedeckt, Autos aus der Spur geworfen, Windbruch, Gehen unmöglich Wellenhöhe > 20 m 12 (Orkan) > 32,7 m/s schwerste Sturmschäden und Verwüstungen keine Sicht mehr; Wellenhöhe > 20 m Windstärke 47.4 Windstärkenbestimmung mit einem Windsack 47 Wellen 2 Mechanische Wellen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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