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Eine mechanische Welle ist die Ausbreitung einer mechanischen Schwingung im Raum. Beispiele für mechanische Wellen sind Wasserwellen, Schallwellen oder Erdbebenwellen.
Mechanische Wellen können beschrieben werden

• mit Ort-Zeit- und Weg-Zeit-Diagrammen,
• mit solchen physikalischen Größen wie Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge und Frequenz,
• mit einer Wellengleichung.

Mechanische Wellen, z. B. Wasserwellen oder Schallwellen, breiten sich von einem Erreger aus mit einer bestimmten Geschwindigkeit, der Ausbreitungsgeschwindigkeit, aus. Mit Wellen wird Energie, aber kein Stoff transportiert. Wellen können reflektiert und gebrochen werden. Typische Eigenschaften von Wellen sind die Beugung und die Interferenz (Überlagerung).

Mechanische Schwingungen und Wellen finden wir in vielfältigen Formen in unserer Umgebung: als schwingende Saite einer Gitarre, als Pendel einer Pendeluhr, in Form von Wasserwellen oder von Schallwellen. Schwerpunkt im Unterricht sind die Beschreibung und die Eigenschaften solcher mechanischer Schwingungen und Wellen. Die Kenntnisse darüber werden getestet.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Mechanische Schwingungen und Wellen".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Erdbeben sind natürliche Erschütterungen der Erdkruste bzw. des oberen Erdmantels. Vom Zentrum eines Erdbebens gehen Erdbebenwellen aus, die sich über Hunderte von Kilometern ausbreiten können. Es sind Längs- oder Querwellen, die sich teilweise an der Erdoberfläche und teilweise im Erdmantel ausbreiten und die auch in größerer Entfernung vom Epizentrum erhebliche Zerstörungen anrichten können.

Eine mechanische Welle ist die Ausbreitung einer mechanischen Schwingung im Raum. Beispiele für mechanische Wellen sind Wasserwellen, Schallwellen, Seilwellen oder Erdbebenwellen.
Mechanische Wellen können beschrieben werden

Erdbeben sind natürliche Erschütterungen der Erdkruste bzw. des oberen Erdmantels. Vom Zentrum eines Erdbebens gehen Erdbebenwellen aus, die sich über Hunderte von Kilometern ausbreiten können. Es sind Längs- oder Querwellen, die sich teilweise an der Erdoberfläche und teilweise im Erdmantel ausbreiten und die auch in größerer Entfernung vom Epizentrum erhebliche Zerstörungen anrichten können.

Fällt Licht geneigt auf die Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Stoffen, dann wird es in der Regel aus seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung abgelenkt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Brechung.
Die wesentliche Voraussetzung für das Zustandekommen der Brechung ist eine unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes in den Stoffen, die aneinandergrenzen. Für die Brechung von Licht gilt das Brechungsgesetz:
$\frac{\sin \alpha }{\sin \beta }=\frac{c_1}{c_2}\text{oder}\frac{\sin \alpha }{\sin \beta }=n$
Das Brechungsgesetz kann man z.B. experimentell oder aus dem fermatschen Prinzip herleiten.

Für die Erkenntnis, dass alle elektromagnetischen Wellen von gleicher physikalischer Beschaffenheit sind, ist ihre einheitliche Ausbreitungsgeschwindigkeit von etwa 300 000 km/s im Vakuum von großer Bedeutung. Mit dieser Geschwindigkeit pflanzen sich zum Beispiel Lichtwellen, Röntgenwellen, aber auch Radiowellen durch den Raum hindurch fort.

Alle Ladungsträger, die beschleunigt oder abgebremst werden, senden elektromagnetische Felder aus, die sich im Raum ausbreiten. Dabei ändern sich die Stärken des elektrischen und magnetischen Feldes sowohl räumlich als auch zeitlich periodisch und besitzen daher die Eigenschaften von Wellen. Man bezeichnet sie als elektromagnetische Wellen.

Licht hat Welleneigenschaften und kann mit dem Modell Lichtwelle beschrieben werden. Lichtwellen sind ihrem physikalischen Charakter nach elektromagnetische Wellen kleiner Wellenlänge und damit großer Frequenz, wobei der für den Menschen sichtbare Bereich Wellenlängen zwischen
390 nm und 780 nm hat. Lichtwellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Sie können gebeugt werden, sich überlagern (interferieren) und polarisiert werden.

Mechanische Schwingungen und Wellen können wir an Teichen und Seen beobachten. Erdbebenwellen können zu verheerenden Zerstörungen führen. Ohne Schwingungen und Wellen wären Musikinstrumente undenkbar. Federschwinger und Fadenpendel sind einfache Schwinger, die sich gut mathematisch beschreiben lassen. Trotz der Vielfalt der Schwingungen und Wellen gibt es viel Gemeinsames. Das gilt vor allem für die Beschreibung und die Eigenschaften von mechanischen Schwingungen und Wellen. Im Test können Sie prüfen, wie sicher Ihre Kenntnisse aus diesem Themenbereich sind.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Mechanische Schwingungen und Wellen".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

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