Übungsaufgaben
Vervollständigen Sie den Text zur Wellengleichung \(y(x,t)=\hat y\cdot\sin(\omega t-kx)\).
In der Wellengleichung beschreibt ω = 2π/T die : Sie zählt, wie viel Phase pro Sekunde dazukommt. Entsprechend gibt k = 2π/λ die an, also die Phase pro Meter. Das Minuszeichen vor kx sorgt dafür, dass weiter rechts liegende Punkte zu schwingen beginnen. Zwei Punkte im Abstand einer ganzen Wellenlänge schwingen , zwei Punkte im Abstand λ/2 dagegen . Weil 2π einem vollen Umlauf entspricht, liefert die Phasenformel den Wert zunächst im .
Finden Sie die Paare aus Abstand \(\Delta x\) und zugehöriger Phasendifferenz \(\Delta\varphi\).
Zwei Punkte liegen \(\Delta x=0{,}75\,\lambda\) auseinander.
Stellen Sie die zugehörige Phasendifferenz aus den Bausteinen zusammen.Ordnen Sie die fünf Fälle nach wachsender Phasendifferenz \(\Delta\varphi\) — kleinster Wert oben.
Eine Welle hat die Wellenlänge \(\lambda=0{,}80\,\mathrm m\).
Berechnen Sie die Wellenzahl \(k\) in \(\tfrac1{\mathrm m}\) auf zwei Nachkommastellen.Eine Welle mit \(\lambda=5{,}0\,\mathrm m\); zwei Punkte liegen \(\Delta x=1{,}25\,\mathrm m\) auseinander.
Rechnen Sie Schritt für Schritt bis zum Bogenmaß.- Welcher Bruchteil einer Wellenlänge ist Δx? (Δx ÷ λ)λ
- Welche Phasendifferenz in Grad gehört dazu? (Anteil · 360°)°
- Wie groß ist die Wellenzahl k? (2π ÷ λ)1/m
- Wie groß ist Δφ im Bogenmaß? (k · Δx)rad
Ordnen Sie jeden Ausdruck dem passenden Teil von \(\sin(\omega t-kx)\) zu.
Schätzen Sie für jeden Abstand ein, wie weit die beiden Punkte im Takt auseinanderliegen.
Zwei Punkte einer harmonischen Welle liegen \(\Delta x=2{,}5\,\lambda\) auseinander.
Bestimmen Sie über den Entscheidungsbaum die Phasenlage der beiden Punkte.Auf einer Wasserwelle schwimmen zwei Korken in 1,5 m Abstand. Der eine hebt sich immer genau dann, wenn der andere sinkt.
Untersuchen Sie den Fall Schritt für Schritt.