Patrick.Nordmann: /* Lösungen */

2016-01-28T11:02:11Z

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Patrick.Nordmann: Die Seite wurde neu angelegt: „('''Kursstufe''' > '''Mechanische Wellen''') ==Aufgaben== ===Grundlagen=== * 1) Was sind die typ…“

2016-01-28T10:59:40Z

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==Aufgaben==
===Grundlagen===

* 1) Was sind die typischen Eigenschaften einer Welle?

* 2) Erklären Sie die folgenden Begriffe anhand einer La Ola Welle in einem Stadion:
**Transversal/Longitudinalwelle
**Phasengeschwindigkeit
**Wellenzug/lineare Welle
**Amplitude
**Frequenz
**Wellenlänge

* 3) Geben Sie Beispiele für Longitudinal- und Transversalwellen an und erklären Sie den Unterschied.

* 4) Machen Sie anhand der La Ola Welle in einem Stadion klar, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von der Kopplungsstärke der Schwinger, aber nicht von der Frequenz oder der Amplitude abhängt.

* 5) Warum sind Longitudinalwellen in der Regel schneller als Transversalwellen?

* 7) Wie kommt es dazu, dass bei einem Erbeben nach der ersten Erschütterungswelle noch eine zweite hinterherkommt?

* 8) Geben Sie je ein Beispiel für eine Kugel- und eine Kreiswelle an.

* 10) Geben Sie Beipsiele für Wellen an, die näherungsweise Zylinder- oder ebene Wellen sind. (Wieso nur näherungsweise?)

* 12) Wie hängen Erregerfrequenz, Phasengeschwindigkeit und Wellenlänge zusammen?

* 13) Wie groß sind die Wellenlängen der Schallwellen innerhalb des menschlichen Hörbereichs? (Wie verändern sich die Wellenlängen für Schallwellen im Wasser?)

===Zeigermodell / Wellengleichung===

* 1) Nachdem eine Schwingung innerhalb von 3 Sekunden 6 ganze Schwingungen ausgeführt hat, hat sich diese Störung um 1,8 m ausgebreitet.
:a) Bestimmen Sie Frequenz, Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle.
:b) Wie groß ist der Phasenunterschied zweier Schwingungen im Abstand von 3m und 33m?

* 3) Stellen Sie die Wellengleichung von Aufgabe 1) auf.

* 4) Eine Transversalwelle hat die Wellenfunktion <math>y(x,t)= 2\,{\rm cm} \, \sin(\frac{2}{\rm s} \cdot t -\frac{5}{\rm cm} \cdot x)</math>.
:a) Zeichnen Sie die Welle zum Zeitpunkt t=0, also zu Beginn der Zeitrechnung, und 0,32 Sekunden später in ein Koordinatensystem. (Mit dem GTR ist das ganz einfach!)
:b) Bestimmen Sie Amplitude, Frequenz und Wellenlänge.

===Reflektion===

* 1) Wie wird ein Wellenberg am festen und wie am losen Ende reflektiert? Geben Sie jeweils ein reales Beispiel für eine solche Situation an.

===Interferenz===
[[Datei:Aufgabe_Interferenz_Lautsprecher.png‎|thumb|Zwei Lautsprecher]]
* 1) Woran kann man im Alltag erkennen, dass sich Wellen störungsfrei überlagern?

* 2) Beschreiben Sie den Versuch mit den zwei Lautsprechern, die an einem Sinusgenerator angeschlossen sind.

* 3) Die beiden Lautsprecher sind 1,5 m voneinander entfernt und schwingen in Phase mit einer Frequenz von 858 Hz.
:a) Bestimmen Sie die Lautstärke an den Punkten A und B mit Hilfe eines Zeigerdiagramms. Vernachlässigen Sie dabei die Abnahme der Schallintensität durch den größeren Abstand vom Lautsprecher und der Dämpfung.
:b) Suchen Sie zwei Stellen zwischen den Lautsprechern, bei denen der Ton besonders leise bzw. besonders laut ist.
:c) Wie verändert sich qualitativ die Situation in den Punkten A und B, wenn man die Änderung der Schallintensität nicht vernachlässigt?
:d) Bestimmen Sie die exakte Schwingungsgleichung für die Punkte A und B, wenn beide Lautsprecher mit einem Watt senden.

===Beugung===
[[Datei:Beugung_an_Hafenmauer.jpg|thumb|Blick auf einen kleinen Hafen]]

* 1) Erklären Sie an einem Alltagsphänomen die Beugung von Wellen.
* 2) Warum haben Stereoanlagen zwei Boxen aber nur einen "Subwoofer", den man auch unter das Sofa stellen kann, was man aber besser mit den Boxen nicht tut?
* 3) Hinter einer Lärmschutzwand ist der Verkehrslärm auch ohne Sichtkontakt zur Strasse noch zu hören. Der Verkehr klingt dumpfer als beim direkten Hinhören. Erklären Sie die Beobachtungen.
* 4) Erklären Sie das Foto der Wellen an einem Hafen.

===Brechung===
* 1) Nennen Sie ein Alltagsphänomen, bei dem Brechung auftritt.
* 2) Erklären Sie das Phänomen der Brechung mit Hilfe des Huygenschen Prinzips.
:a) Zeichnen Sie den Übergang einer Welle von einem Medium in ein anderes mit nur halber Ausbreitungsgeschwindigkeit bei einem Einfallswinkel von 60°.
:b) Leiten Sie das Brechungsgesetz her.

===Stehende Wellen===
[[Datei:Stehende_Welle__offen_gedackt.png|thumb|Die Pfeife im Querschnitt]]
* 1) Bestimmen Sie die Höhe des Grundtones und des ersten Obertones der Orgelpfeife im offenen und gedackten Fall, wenn die Pfeife einen halben Meter lang ist.

==[[Aufgaben zu Wellen (Kurs 2017) (Lösungen)|Lösungen]]==

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	* 1) Bestimmen Sie die Höhe des Grundtones und des ersten Obertones der Orgelpfeife im offenen und gedackten Fall, wenn die Pfeife einen halben Meter lang ist.		* 1) Bestimmen Sie die Höhe des Grundtones und des ersten Obertones der Orgelpfeife im offenen und gedackten Fall, wenn die Pfeife einen halben Meter lang ist.

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Aufgaben zu Wellen (Kurs 2017) - Versionsgeschichte

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