B3: Physik

Question 1

Definition Schwingung

Answer 1

Als Schwingung werden wiederholte zeitliche Schwankungen von Zustandsgrößen eines Systems bezeichnet

Question 2

Definition Vibration

Answer 2

Als Vibrationen werden periodische, mit Verformung verbundene mechanische Schwingungen eines Körpers bezeichnet.

Question 3

Wann wird eine Schwingung als harmonisch bezeichnet?

Answer 3

Wenn deren Verlauf durch eine Sinusfunktion beschrieben werden kann.

Question 4

Welche Bezeichnungen werden in einer Grafik einer einfachen harmonischen Schwingung verwendet? (+Einheiten)

Answer 4

Auslenkung y(t): m
Amplitude y0: m
Periode T: s
Zeit t

Question 5

Formel: Schwingungen

Answer 5

f=1/T

Question 6

Definition: Wellen

Answer 6

Eine Welle ist eine sich räumlich ausbreitende periodische Veränderung (Schwingung oder Störung)

Question 7

Nenne drei Ausbreitungsmerkmale einer Welle

Answer 7

Die Ausbreitung…

1 - erfolgt in einem Medium (zB Luft, Wasser,Holz, Saite)
2 - erfolgt mit einer bestimmten Geschwindigkeit (zB Schall-/Lichtgeschwindigkeit)
3 - erfolgt ohne Transport von Materie!

Question 8

Definition und Einheit:
Wällenlänge λ (Lambda)

Answer 8

Wellenlänge bezeichnet den Abstand zwischen zwei Wellenbergen oder Wellentälern (Einheit: m)

Question 9

Definition und Einheit: Wellengeschwindigkeit v

Answer 9

Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle (Einheit: m/s)

Question 10

Nenne zwei Wellenarten und deren Definition

Answer 10

Transversalwelle: Die Schwingungsrichtung (Teilchenbewegung) steht senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle. (Wasserwelle/Saite)

Longitudinalwelle: Die Schwingungsrichtung (Teilchenbewegung) steht parallel zur Ausbreitungsrichtung der Welle.
(Wellenausbreitung in der Luft/Sound)

Question 11

Formel: Wellengeschwindigkeit

Answer 11

v= λ/T= λxf

Question 12

Was passiert mit einer Welle, die in dieselbe Richtung reflektiert wird aus der sie gekommen ist? Wie nennt man dieses Phänomen allgemein?

Answer 12

Wird die Welle in die Richtung reflektiert, aus der sie gekommen ist, so überlagern sich die hin und rücklaufende Welle. Dieses Phänomen nennt man Interferenz.

Question 13

Wie heissen die Nullpunkte einer stehenden Welle?

Answer 13

Knotenpunkte

Question 14

Geben Sie die Eigenschaften einer stehenden Welle an.

Answer 14

1) Breitet sich nicht im Raum aus
2) Es gibt Knotenpunkte (Amplitude = Null!)
3) Amplitude schwingt periodisch

Question 15

Wie entsteht eine stehende Welle?

Answer 15

Eine stehende Welle entsteht durch die Interferenz von zwei Wellen der selben Frequenz (und gleicher Amplitude), die sich in entgegengesetzte Richtung ausbreiten.

Question 16

Was transportiert eine stehende Welle nicht? (2)

Answer 16

Da eine stehende Welle sich nicht im Raum ausbreitet, wird keine Energie transportiert.

Question 17

Definition des Phänomens: Interferenz

Answer 17

Zwei oder mehrere Wellen überlagern sich nach dem Superpositionsprinzip. Ihre Amplituden addieren sich dabei, wodurch sich die Wellen in bestimmten Bereichen verstärken oder abschwächen.

Question 18

Definition konstruktive Interferenz

Answer 18

Es treffen die Maxima und die Minima der Wellen aufeinander. Dabei addieren sich die Amplituden zu einer größeren Amplitude.

Question 19

Definition destruktive Interferenz

Answer 19

Die Abschwächung oder Auslöschung zweier Wellen durch Überlagerung ihrer Maxima mit ihren Minima. Ist die Amplitude der beiden Wellen gleich groß, kommt es zur vollständigen Auslöschung.

Question 20

Was ist ein Phasensprung und wann tritt dieser auf?

Answer 20

Bei der Reflexion einer Welle mit festen Ende des Wellenträgers. Aus einem Wellenberg wird ein Wellental und andersherum.

Bei der Reflexion einer Welle mit losen Ende des Wellenträgers tritt kein Phasensprung auf. Ein Wellenberg bleibt ein Wellenberg und andersherum.

Question 21

Wann entstehen stehende Wellen?

Answer 21

Können bei Überlagerung von zwei Wellen gleicher Frequenz und gleicher Amplitude entstehen.

Question 22

Breitet sich eine stehende Welle im Raum aus? Erläutere.

Answer 22

Nein. An bestimmten Punkten bleibt die Amplitude einer stehenden Welle immer Null (Knotenpunkte), überall sonst schwingt die Amplitude periodisch.

Question 23

Damit bei einer Saite mit zwei festen Enden eine stehende Welle der Wellenlänge λ entsteht muss folgende Bedingung erfüllt sein:

Answer 23

λ= (2xL)/n

λ = 2 x klingende Länge/ und einer ganzen Zahl n
(n=1 ist die Grundschwingung)

Question 24

Höhere Schwingungen (größeres n) nennt man ..?

Answer 24

Oberschwingungen

zB. Eine Quinte 1/3 (hat drei Bäuche und zwei Knotenpunkte)

Question 25

Definition von Schall

Answer 25

Mechanische Schwingungen in einem elastischen Medium (Gas, Flüssigkeit, Festkörper).

Diese Schwingungen rufen Druck- und Dichteschwankungen hervor, die sich im Medium ausbreiten und so die Schallwellen bilden.

Question 26

Welchen Hertzbereich umfasst Infraschall und ist dieser für das menschliche Ohr hörbar?

Answer 26

Infraschall <16 Hz
Für Menschen nicht hörbar

Question 27

Welchen Hertzbereich umfasst Hörschall und ist dieser für das menschliche Ohr hörbar?

Answer 27

Hörschall 16 Hz - 20 kHz
Für Menschen hörbar

Question 28

Welchen Hertzbereich umfasst Ultraschall und ist dieser für das menschliche Ohr hörbar?

Answer 28

Ultraschall 20 kHz - 1.6 GHz
Für Menschen nicht hörbar

Question 29

Wie misst man Schallgeschwindigkeit?

Answer 29

Über Laufzeitbestimmung

c = s/t

c (m/s) = Schallgeschwindigkeit
s (m) = Strecke
t (s) = Zeit