Grundlagen der Schwingungs- und Wellenlehre

Grundbegriffe der Schwingung

• Schwingungszentrum: Die zentrale Lage der oszillierenden Bewegung eines Teilchens.
• Dehnung: Die Entfernung des bewegten Teilchens von der Mitte der Schwingung. Positive Werte bezeichnen Positionen rechts von der Mitte, negative Werte Positionen links davon.
• Amplitude (Größe): Die maximale Auslenkung (A) des Teilchens aus der Mitte der Schwingung.
• Periodendauer (Zeitraum): T. Die Zeit, die das Teilchen benötigt, um eine vollständige Schwingung zu vollziehen, also zweimal denselben Punkt zu durchlaufen.
• Frequenz: Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Sie wird im SI-System in Hertz (Hz) gemessen.
• Kreisfrequenz (Winkelgeschwindigkeit): ω. Die Frequenz multipliziert mit 2π. Sie wird in rad/s gemessen.

Wellenarten und Eigenschaften

• Mechanische Wellen: Diese benötigen ein elastisches Medium zur Ausbreitung (z. B. Schallwellen, seismische Wellen).
• Elektromagnetische Wellen: Entstehen durch koexistierende, zeitlich veränderliche elektrische und magnetische Felder. Sie benötigen kein Medium zur Ausbreitung (z. B. Licht, Radiowellen).
• Transversalwellen: Die Teilchen schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle.
• Longitudinalwellen: Die Teilchen schwingen in der gleichen Richtung wie die Wellenausbreitung.

Wellenparameter

• Amplitude: Die maximale Teilchenauslenkung durch die Welle, bezogen auf die Ruhelage. Gemessen in Metern.
• Wellenlänge (λ): Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten, die synchron schwingen (in Phase).
• Periodendauer (T): Die Zeit, die die Welle benötigt, um eine Strecke von einer Wellenlänge (λ) zurückzulegen. Gemessen in Sekunden.
• Ausbreitungsgeschwindigkeit (v): Die Strecke, die die Welle pro Sekunde zurücklegt. Sie ist in einem gegebenen Medium konstant und hängt von dessen elastischen Eigenschaften ab. Gemessen in Metern pro Sekunde (m/s).
• Frequenz (f): Die Anzahl der Wellen, die pro Sekunde einen Punkt passieren, oder die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Gemessen in Hz.