Akustische Schwingungen & Wellen

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Ein einfaches Beispiel einer Longitudinalwelle mit GeoGebra modelliert.

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Unter bestimmten Bedingungen zeigt Licht Welleneigenschaften, die mit dem vereinfachten Modell von „Lichtstrahlen“ nicht erklärbar sind. Um beispielsweise auch Farbspektren, Interferenz- und Polarisationserscheinungen beschreiben zu können, geht man in der „modernen“ Optik von einem Wellenmodell des Lichts aus.

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Erklärung, was man unter dem Dopplereffekt versteht. Mein Equipment: – Ton – Tisch-Mikrofon: Rode NT-USB – http://amzn.to/1TVMrwR Kamera-Mikrofon: Rode NTG2 – http://amzn.to/1TVMTLy Ton-Aufnahmegerät: Tascam DR-40 – http://amzn.to/1TVNeha – Kamera – Kamera: Sony NEX-VG30E – http://amzn.to/1TVNdtD – Licht – Softbox: http://amzn.to/1TVNiNX Kamera-Licht LED: http://amzn.to/1TVNtsT —— Die hier verwendeten Amazon-Links (Affiliate) hängen mit dem Partnerprogramm von Amazon zusammen. Sie dienen dem potentiellen Käufer als Orientierung und verweisen explizit auf bestimmte Produkte. Sofern diese Links genutzt werden, kann im Falle einer Kaufentscheidung eine Provision ausgeschüttet werden. Sirene licensed under Creative Commons: http://www.freesound.org/people/saphe/sounds/128459/

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Die Überlagerung einer hinlaufenden und rücklaufenden Welle im Kundt’schen Rohr am offenen und geschlossenen Ende kann erarbeitet werden.

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Patreon: http://www.patreon.com/RLScience Besucht mich doch mal auf Twitter oder Facebook: https://twitter.com/RL_Science https://www.facebook.com/rockinho131 Animation: Standing Waves: https://en.wikipedia.org/wiki/Standing_wave Creator: Davidjessop (CC) Standing Waves 2: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vibration_corde_trois_modes_petit.gif Christophe Dang Ngoc Chan (CC) Mein Equipment: – Ton – Tisch-Mikrofon: Rode NT-USB – http://amzn.to/1TVMrwR Kamera-Mikrofon: Rode NTG2 – http://amzn.to/1TVMTLy Ton-Aufnahmegerät: Tascam DR-40 – http://amzn.to/1TVNeha – Kamera – Kamera: Sony NEX-VG30E – http://amzn.to/1TVNdtD – Licht – Softbox: http://amzn.to/1TVNiNX Kamera-Licht LED: http://amzn.to/1TVNtsT – Musik – lizensiert unter Creative Commons: Hintergrundmusik: “Voice Over Under” Kevin MacLeod (incompetech.com) Licensed under Creative Commons: By Attribution 3.0 License http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ “Killers” Kevin MacLeod (incompetech.com) Licensed under Creative Commons: By Attribution 3.0 License http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Outro: “Cool Fountains” (by Mr Frisby’s Beat Pocket) http://freemusicarchive.org/music/Mr_Frisbys_Beat_Pocket/Lucky_Dip_EP/Mr_Frisbys_Beat_Pocket_-_Lucky_Dip_EP_-_02_Cool_Fountains —— Die hier verwendeten Amazon-Links (Affiliate) hängen mit dem Partnerprogramm von Amazon zusammen. Sie dienen dem potentiellen Käufer als Orientierung und verweisen explizit auf bestimmte Produkte. Sofern diese Links genutzt werden, kann im Falle einer Kaufentscheidung eine Provision ausgeschüttet werden.

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►Um die Ecke gucken: http://bit.ly/UmdieEcke ►Quantenverschränkung: http://bit.ly/QuantenSpuk ►Alle Videos: http://bit.ly/1fa7Tw3 ✚Facebook: http://on.fb.me/YJFlNt ✚Twitter: http://bit.ly/Zqqnv4 ✚Abonnieren: http://bit.ly/10jgdi2 Inhalt: Am Krankenwagen kann man es eigentlich am Besten hören. Bevor er an euch vorbeifährt hört sich die Sirene ganz hell an, und dann rast er an euch vorbei und die Sirene bekommt einen viel tieferen Ton. Wie funktioniert das jetzt: Die Sirene gibt den Schall in Form von Wellen ab. Wenn der Krankenwagen still steht verbreiten sich diese mit einer konstanten Frequenz. Wenn der Wagen aber nun losfährt, drückt er so zusagen die Schallwellen vor sich her, und fährt denen hinter sich weg. Betracht wir das mal genauer: Die Schallwellen vor ihm werden zusammen gedrückt. Damit haben sie eine höhere Frequenz. Und da hohe Töne eine hohe Frequenz haben, hört sich die Sirene heller an. Die Wellen hinter ihm werden aber langgezogen, bekommen dadurch eine tiefere Frequenz und hören sich dunkler an. Ein außenstehenden Betrachter hört erst die hohen und schließlich die dunklen Wellen. Und das ist bei ziemlich allem so, das an euch vorbei braust. Doch jetzt kommt erst das wirklich Interessante an der Sache. Es gibt ja viele Arten von Wellen – wie zum Beispiel Licht. Und dort funktioniert die Sache genauso. Werfen wir mal ein kurzen Blick auf das Lichtspektrum. Lange Wellen stehen links im elektrmagn. Spektrum und haben andere Farben als kürzere Wellen. Ein Stern wirkt normalerweise gelb auf uns. Doch wenn er sich nun von uns entfernt, bekommt er längere Wellen, und wird rötlicher. Wenn er sich auf uns zubewegt, werden die Wellen zusammengedrückt, und der Stern wird grünlicher. Somit konnten Wissenschaftler herausfinden, dass sich das Universum ausdehnt, da sich die Sterne von uns weg bewegen. Man konnte sogar ausrechnen, mit welcher Geschwindigkeit, dies umkehren und herausfinden wie lange der Urknall her und somit wie alt unser Universum ist. Und damit die Zeit, die ihr für dieses Video verschwendet hat, für euch noch ein bisschen besser investiert ist, bekommt ihr hier noch eine Alltagsanwendung. Das nächste Mal wenn ihr über eine rote Ampel gefahren seit, und erwischt wurdet, sagt: ihr seit so schnell auf die Ampel zugefahren, dass sie durch den Dopplereffekt grün wurde. Sieht der Polizist so aus, würde ichs wagen. Wenn er aber so aussehen würde, könnte er sich errechnen, dass das bedeuten würde, ihr seit mit rund 160 Millionen Kilometer pro Stunde auf die Ampel zu gerast. 100SekundenPhysik: das ist Wissenschaft in einfacher, knapper und unterhaltsamer Form.

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Simulation und graphische Darstellung einer Schwebung mit veränderbaren Frequenzen der sich überlagernden (Schall-)Wellen.

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Akustische Signale aus zwei benachbarten Fenstern können in einiger Entfernung durch Interferenz dazu führen, dass leise und laute Bereiche entstehen. Dieser merkwürdigen Eigenschaft kannst du mit Hilfe dieser Simulation auf die Spur kommen.

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Um das volle Computer-Erlebnis zu erfahren, darf die Soundausgabe via Lautsprecher natürlich nicht fehlen. Deshalb schauen wir uns in dieser Folge den gesamten Weg des Sounds und einige Lautsprecher-Varianten an. Viel Spaß!

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Diese Simulation ermöglicht die genauere Untersuchung des Interferenzfeldes von Schallwellen. Sie erlaubt dir die Variation aller Parameter.

Unterrichtsbaustein/-reihe

Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in 3er- oder 4er-Gruppen mit mindestens 2 Smartphones mit phyphox. Im Browser werden das Erklärvideo angeschaut und die Anwendungen des Doppler-Effekts recherchiert. Die Berechnung erfolgt abschließend auf Papier.

Digital Learning Lab

Unterrichtsbaustein/-reihe

Die Webseite stellt mit einer Highspeedkamera aufgenommene Videos sowie Hintergrundinformationen zum Einschwingen verschiedener Musikinstrumente bereit.

Arbeitsblatt

Der Begriff “Interferenz” Die Überlagerung von Wellen wird als Interferenz bezeichnet. Dabei sind zwei Fälle von besonderer Bedeutung: konstruktive Interferenz und destruktive Interferenz. Bei konstruktiver Interferenz verstärken sich die einzelnen Wellen, bei destruktiver Interferenz löschen…

LEIFI Physik

Arbeitsblatt

var phet_source =’https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave-interference_de.html ‘ Abb. 1 Erzeuge Wellen mit einem tropfenden Wasserhahn, einem Lautsprecher oder einem Laser! Erzeuge Interferenzmuster…

LEIFI Physik

Unterrichtsbaustein/-reihe

Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in 3er- oder 4er-Gruppen mit mindestens 2 Smartphones mit phyphox. Im Browser werden das Erklärvideo angeschaut und die Anwendungen des Doppler-Effekts recherchiert. Die Berechnung erfolgt abschließend auf Papier.

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Experiment

Genau wie Lichtstrahlen wird auch Schall reflektiert.

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Patreon: http://www.patreon.com/RLScience Besucht mich doch mal auf Twitter oder Facebook: https://twitter.com/RL_Science https://www.facebook.com/rockinho131 Animation: Standing Waves: https://en.wikipedia.org/wiki/Standing_wave Creator: Davidjessop (CC) Standing Waves 2: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vibration_corde_trois_modes_petit.gif Christophe Dang Ngoc Chan (CC) Mein Equipment: – Ton – Tisch-Mikrofon: Rode NT-USB – http://amzn.to/1TVMrwR Kamera-Mikrofon: Rode NTG2 – http://amzn.to/1TVMTLy Ton-Aufnahmegerät: Tascam DR-40 – http://amzn.to/1TVNeha – Kamera – Kamera: Sony NEX-VG30E – http://amzn.to/1TVNdtD – Licht – Softbox: http://amzn.to/1TVNiNX Kamera-Licht LED: http://amzn.to/1TVNtsT – Musik – lizensiert unter Creative Commons: Hintergrundmusik: “Voice Over Under” Kevin MacLeod (incompetech.com) Licensed under Creative Commons: By Attribution 3.0 License http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ “Killers” Kevin MacLeod (incompetech.com) Licensed under Creative Commons: By Attribution 3.0 License http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Outro: “Cool Fountains” (by Mr Frisby’s Beat Pocket) http://freemusicarchive.org/music/Mr_Frisbys_Beat_Pocket/Lucky_Dip_EP/Mr_Frisbys_Beat_Pocket_-_Lucky_Dip_EP_-_02_Cool_Fountains —— Die hier verwendeten Amazon-Links (Affiliate) hängen mit dem Partnerprogramm von Amazon zusammen. Sie dienen dem potentiellen Käufer als Orientierung und verweisen explizit auf bestimmte Produkte. Sofern diese Links genutzt werden, kann im Falle einer Kaufentscheidung eine Provision ausgeschüttet werden.

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Genauere Untersuchungen und Messungen der Schallgeschwindigkeiten zeigten, dass die exakte Ausbreitungsgeschwindigkeit von mehreren Faktoren abhängt. So hat die Temperatur von Luft einen Einfluss. Auch die Frequenz des Schalls kann einen Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit haben.

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Akustische Signale aus zwei benachbarten Fenstern können in einiger Entfernung durch Interferenz dazu führen, dass leise und laute Bereiche entstehen. Dieser merkwürdigen Eigenschaft kannst du mit Hilfe dieser Simulation auf die Spur kommen.

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Experiment

Hier seht ihr eine Highspeed-Aufnahme einer Lautsprecherbox.

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Unterrichtsbaustein/-reihe

Die Webseite stellt mit einer Highspeedkamera aufgenommene Videos sowie Hintergrundinformationen zum Einschwingen verschiedener Musikinstrumente bereit.