Wellenbewegung: Arten, Eigenschaften und Prinzipien
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Wellenbewegung
Eine Welle ist die Übertragung einer Störung von einem Punkt zum anderen ohne den Transport von Materie.
Klassifizierung von Wellen
Nach Ausbreitungsrichtung
Eindimensionale Wellen
Breiten sich in einer Richtung aus.
Zweidimensionale Wellen
Breiten sich in zwei Richtungen aus.
Dreidimensionale Wellen
Breiten sich in drei Richtungen aus.
Nach Medium
Materiewellen
Benötigen ein materielles Medium zur Ausbreitung. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt von den Eigenschaften des Mediums ab.
Elektromagnetische Wellen
Benötigen kein Medium und können sich im Vakuum ausbreiten, wie z.B. sichtbares Licht.
Nach Richtung der Störung
Transversalwellen
Die Ausbreitungsrichtung ist senkrecht zur Störung.
Longitudinalwellen
Die Ausbreitungsrichtung fällt mit der Störung zusammen, z.B. bei einer Feder, die komprimiert und losgelassen wird.
Satz der Erhaltung der mechanischen Energie
Wenn W = ΔEp und die Kräfte konservativ sind, dann ist ΔW = -ΔEp = -(Ub - Ua). Arbeit = -ΔPotentielle Energie.
Die mechanische Energie (E) ist die Summe der kinetischen (Ek) und potentiellen Energie. Wenn die Kräfte auf einen Körper konservativ sind, bleibt die mechanische Energie konstant.
Schwächung der Wellenausbreitung
Eine Welle schwächt sich ab, während sie sich von der Quelle ausbreitet, was zu einer Verringerung der Intensität führt. Bei einer harmonischen Welle in einem homogenen und isotropen Medium entspricht die Abnahme der Intensität der Abnahme der Wellenamplitude. Die Ursachen für die Abschwächung können Dämpfung und Absorption sein.
Viskosität
Ist der Widerstand von Flüssigkeiten gegen das Fließen.
Huygenssches Prinzip
Jeder Punkt einer Wellenfront ist eine punktförmige Quelle von sekundären Wellen, die die gleiche Geschwindigkeit und Frequenz wie die ursprüngliche Welle haben. Die Einhüllende dieser sekundären Wellen bildet eine neue Wellenfront.
Überlagerungsprinzip
Wenn sich zwei oder mehr Wellen in einem Medium ausbreiten, ist die resultierende Störung an jedem Punkt des Mediums gleich der Summe der Störungen, die jede Welle einzeln erzeugen würde.