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Bebbo Erbse
Anmeldungsdatum: 01.10.2006
Beiträge: 39
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 Bebbo Erbse Verfasst am: 21. Jun 2007 17:36 Titel: Reflexion einer Schallwelle in einem Glasrohr |
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Hallo Forum...
Im Rahmen einer Vorbereitung für ein Physik-Protokoll versuche ich mich gerade mit folgender Aufgabe zu beschäftigen:
1) Erzeugen Sie eine stehende Welle durch Reflexion einer Schallwelle in einem Glasrohr an einer Wasseroberfläche. Durch verschieben des Glasrohres können Sie die Resonanz enstellen. Welche Enden (Knoten oder Bauch) bilden sich im Resonanzfall heraus?
(Zeichnen Sie einen möglichen Verlauf der Welle.)
2) Zeigen Sie dass für die Rohrlänge bei Resonanz gilt:l = (2n+1)/4 * Lambda
Zu 1) bin ich mir nicht sicher wie ich mir den ganzen Versuch vorstellen soll... Ich nehme mal an das Glasrohr befindet sich halb eingetaucht parallel zur Wasseroberfläche. Dann wird wohl am Eingang die Stimmgabel geschlagen sodass sich der Schall im Glasrohr auf der Längsachse verbreitet, also auch parallel zur Wasseroberfläche. Die Länge des Rohres kann man wohl nach hinten heraus verschieben.. kann das stimmen?
Und bedeutet Resonanz an der Stelle, dass die eingesendete und entgegenkommende Welle phasengleich sind?
Wenn man das Glasrohr als festes Ende sieht, dann müssten sich doch an den Enden Knoten ausbilden, oder?
Nun zu 2) ... Die Länge soll also das Virtel von einem ungeraden Vielfachen von Lambda sein... Aber richtig vorstellen warum das so sein muss kann ich mir irgendwie nicht. Hat jemand einen Denkansatz für mich? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 21. Jun 2007 19:06 Titel: |
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Tipp: Tauche das Glasrohr mal senkrecht ins Wasser ein.  Lösen sich dann die Unklarheiten in Wohlgefallen auf? |
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Bebbo Erbse
Anmeldungsdatum: 01.10.2006
Beiträge: 39
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| Bebbo Erbse Verfasst am: 21. Jun 2007 19:26 Titel: |
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| dermarkus hat Folgendes geschrieben: | | Tipp: Tauche das Glasrohr mal senkrecht ins Wasser ein. Lösen sich dann die Unklarheiten in Wohlgefallen auf? |
Ich glaub was dümmeres hätt ich mit dem Glasrohr nicht anfangen können, wenn ich es waagerecht reingelegt hätte. *g*
Also is das "feste Ende" die Wasseroberfläche und die Länge des Glasrohres ergibt sich aus dem Stück Glasrohr, das noch aus dem Wasser ragt.
Und kann man die Wasseroberfläche als "festes Ende" betrachten wodurch sich an der Wasseroberfläche Knoten bilden (bei Resonanz)?
Nun hänge ich nur noch an der Gleichung l = (2n+1)/4 * lambda.... wieso gerade /4 und warum eine ungerade Anzahl (2n+1)? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 21. Jun 2007 19:34 Titel: |
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| Bebbo Erbse hat Folgendes geschrieben: |
Und kann man die Wasseroberfläche als "festes Ende" betrachten wodurch sich an der Wasseroberfläche Knoten bilden (bei Resonanz)?
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Einverstanden
Magst du damit mal deine stehende Welle zeichnen und dann an deiner Zeichnung ablesen, was die Länge der Luftsäule im Rohr und die Wellenlänge der stehenden Welle miteinander zu tun haben? |
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Bebbo Erbse
Anmeldungsdatum: 01.10.2006
Beiträge: 39
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| Bebbo Erbse Verfasst am: 21. Jun 2007 20:13 Titel: |
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| Zitat: | | Magst du damit mal deine stehende Welle zeichnen und dann an deiner Zeichnung ablesen, was die Länge der Luftsäule im Rohr und die Wellenlänge der stehenden Welle miteinander zu tun haben? |
Irgendwie hänge ich ein bischen an den stehenden Wellen zwischen festen und losem Ende, da fehlt es mir ein bisschen an Verständnis....
Ziel ist es ja, dass die ankommende und reflektierte Welle phasengleich sind... Wenn eine Welle an einem festen Ende auftrifft, dann entsteht doch eine reflektierte Welle die genau um pi verschoben ist. (wenn die Ausgangswellenlänge 2pi war). Stimmt das an dieser Stelle?
Und nun dürften sich diese wellen zunächst erstmal gegenseitig auslöschen also muss am freien ende noch etwas passieren, was die reflektierte welle wieder um 2 pi verschiebt, oder?
Irgendwie seh ich gerade nicht mehr so richtig durch... |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 21. Jun 2007 21:33 Titel: |
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| Bebbo Erbse hat Folgendes geschrieben: |
Ziel ist es ja, dass die ankommende und reflektierte Welle phasengleich sind...
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Nein, das ist gar nicht nötig (und das wäre auch glaube ich schwierig zu realisieren).
Die ankommende und die reflektierte Welle addieren sich einfach zur stehenden Welle.
| Zitat: |
Wenn eine Welle an einem festen Ende auftrifft, dann entsteht doch eine reflektierte Welle die genau um pi verschoben ist. (wenn die Ausgangswellenlänge 2pi war). Stimmt das an dieser Stelle?
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Ja Das bedeutet, dass sich die beiden Wellen am festen Ende immer zu Null addieren, also bekommt man dort einen Schwingungsknoten der stehenden Welle.
Magst du dir damit mal die ankommende und die reflektierte Welle für verschiedene Zeitpunkte aufzeichnen, und dann addieren, um zu schauen, wie sich die stehende Welle bildet? |
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Bebbo Erbse
Anmeldungsdatum: 01.10.2006
Beiträge: 39
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| Bebbo Erbse Verfasst am: 21. Jun 2007 21:50 Titel: |
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| dermarkus hat Folgendes geschrieben: |
Magst du dir damit mal die ankommende und die reflektierte Welle für verschiedene Zeitpunkte aufzeichnen, und dann addieren, um zu schauen, wie sich die stehende Welle bildet? |
Ah, jetzt hab ichs endlich verstanden... mein Verständnisproblem lag darin, dass mir nicht bewusst war, dass bei freiem Ende immer ein Wellenbauch entsteht, da dort das schwingende Teilchen ja noch schwingen kann. Beim festen Ende hingegen ein Knoten weil das Teilchen am Ende nicht mitschwingt... Und so muss es immer einen Teil der Welle (Lambda/4) geben, der den halben wellenbauch am freien ende bildet... und somit auch die ungerade Zahl an (Lambda/4)... Ich danke dir für deine Hilfe und vor allem für deine Geduld! |
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