90 Aufgaben zum Kapitel

362

Was wird bei einer Welle übertragen?

694

Wodurch unterscheiden sich die Schwingungen der Medienteilchen bei einer Welle voneinander und worin stimmen sie überein?

706
🖩

Eine lineare Welle hat eine Geschwindigkeit 3 m/s, Amplitude 10 cm, Frequenz 0,25 Hz.

Wie groß ist die Wellenlänge?
Wann beginnt das Teilchen 120 m vom Erregungszentrum zu schwingen?
Welche Auslenkung hat es nach 50 s?

709
🖩

Eine lineare Welle hat eine Geschwindigkeit von `c=5" m/s"`, Amplitude `r=12" cm"`, Wellenlänge `λ=50" cm"`.

Wie groß ist die Schwingungsdauer?
Wann erreicht die Welle den Abstand 15 m vom Erregerzentrum?
Wie groß ist die Auslenkung zur Zeit 5 s in der Entfernung 8 m vom Erregerzentrum?

742
🖩

Nach einer Laufzeit von 1,5 s und der Laufstrecke 250 m beträgt die Auslenkung einer Welle ¼ der Amplitude. Wie groß ist die Wellenlänge (c = 300 m/s)?

743

Welche Abstände können Punkte einer Seilwelle haben, die gleichphasig bzw. gegenphasig schwingen?

744
🖩

Eine Welle breitet sich beginnend vom Zeitpunkt `t=0` vom Ursprung eines Bezugssystems in Richtung der x-Achse mit der Geschwindigkeit 5 m/s aus. Ihre Amplitude beträgt 12 cm, die Wellenlänge 50 cm.

Wie groß ist die Schwingungsdauer?

Wann beginnt das Teilchen bei `x=15" m"` zu schwingen?

Wie groß ist die Auslenkung zur Zeit `t=4,2" s"` am Ausgangspunkt der Welle?

746

Wovon hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle ab?

748
🖩

Das freie Ende eines ausgespannten Gummischlauches wird mit einer Frequenz von 3 Hz auf- und ab bewegt, wodurch sich eine stehende Welle mit 1,8 m Knotenabstand bildet.
Wie groß ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit?

749
🖩

Eine Welle hat die Amplitude 10 cm, Geschwindigkeit 60 cm/s und Wellenlänge 6 cm. Nach welcher Laufstrecke ist nach 5 s Laufzeit die Auslenkung 5 cm?

750
🖩

Nach der Laufzeit 1,5 s und der Laufstrecke 250 m beträgt die Auslenkung einer ebenen Welle ein Viertel der Amplitude. Wie groß ist die Wellenlänge? (c = 300 m/s)

752
🖩

Eine Welle breitet sich in Richtung der x-Achse mit einer Amplitude von 10 cm und einer Geschwindigkeit von 3 m/s aus. Die Schwingungsdauer beträgt 4 s.
Wie groß ist die Wellenlänge?
Wann beginnt ein Teilchen am Ort `x=120" m"` zu schwingen?
Wie groß ist die Auslenkung zur Zeit `t=50" s"`?

959

Was ist eine Welle?

1178

Was sind Wellenstrahlen?

1179

Was ist eine Wellenfront?

1180

Wie hängen Wellenlänge, Ausbreitungsgeschwindigkeit und Frequenz einer Welle zusammen?

1181

Was ist eine Transversalwelle?

1182

Was ist eine Longitudinalwelle?

1183

Was ist die Wellenlänge?

1184

Wie lautet die Wellengleichung?

1185

Was ist die Wellenzahl?

1251
✅ *

Lichtstrahl

Ein Lichtstrahl breitet sich geradlinig aus. Wählen Sie die korrekte wellenoptische Beschreibung folgender Effekte aus: …

1301

Wodurch unterscheiden sich die Schwingungen der Teilchen einer Welle wesentlich voneinander? Worin stimmen sie überein?

1957

Wie kann man Wellenvorgänge einteilen?

1958

Welche Größe bleibt bei einer Welle stets erhalten?

1959
🖩

Für eine Welle mit der Amplitude 3 mm, der Frequenz 159,15 Hz und der Ausbreitungsgeschwindigkeit 20 m/s sind die Elongationen zu den Zeiten `t_1=1" ms"` und `t_2=3" ms"` in a) 5 cm, b) 10 cm, c) 17,56 cm Entfernung vom Erreger zu berechnen.

1960
🖩

Eine Schallwelle breitet sich mit einer Schallgeschwindigkeit von 1082 m/s aus und hat eine Wellenlänge von 6 cm.

Wie groß ist die Frequenz?

1961
🖩

Welche Wellenlänge hat Schall der Frequenz 1 kHz in Luft (`c = 330 " m/s"`)?

1962
🖩

Welche Wellenlänge hat Schall der Frequenz 1000 Hz in Wasserstoff `"H"_2` (`c=1260" m/s"`)?

1980
🖩

Mit welcher Kraft muss ein 0,8 mm starker Stahldraht gespannt werden, damit eine Welle mit 50 m/s entlang laufen kann?

2410

Wovon ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Seilwelle abhängig?

2634
🖩

In welchem Wellenlängenbereich liegen Ultrakurzwellen (UKW)?

UKW-Frequenzbereich: `f_u=87,5" MHz"` bis `f_o=108" MHz"`

3893
🖩

Wie groß ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle entlang eines mit einer Kraft von 200 N gespannten Stahlseils mit 1,5 mm² Querschnittsfläche?

4040
✅ *

Ausbreitung von Wellen

Bei der Ausbreitung von Wellen kann es zu …

4044

Nennen Sie Beispiele für Wellen.

4053
✅ *

Welche Bereiche gehören zum Spektrum der elektromagnetischen Wellen? …

4061
🖩

Eine Welle hat in einem Medium die Ausbreitungsgeschwindigkeit `324" km/h"` bei einer Frequenz von `1,2" kHz"`. Wie groß ist die Wellenlänge?

Diese Welle tritt in ein zweites Medium ein, das die vierfache Kopplung besitzt. Wie groß sind dort Wellenlänge, Frequenz und Ausbreitungsgeschwindigkeit?

4064
🖩

Eine Welle hat die Ausbreitungsgeschwindigkeit 420 km/h bei einer Wellenlänge von 2 cm. Wie groß ist die Frequenz? Diese Welle tritt in ein Medium ein, das eine 9-fache Trägheit besitzt. Wie groß sind dort Wellenlänge, Frequenz und Ausbreitungsgeschwindigkeit?

4071
🖩

Welche Frequenz hat eine ebene Welle, die 7,5 s benötigt, um eine Strecke von 15 Wellenlängen zurückzulegen?

4073
🖩

Wie viele Wellenlängen legt eine Welle innerhalb von 25 s zurück, wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit 40 cm/s und die Wellenlänge 1 dm betragen?

4081

Kreuzen Sie für jede Aussage an, ob sie auf Schwingungen und ob sie auf Wellen zutrifft.

Zwei Energieformen wechseln einander ständig ab:
Schwingungen Wellen

Es erfolgt permanente Umwandlung von `E_"pot"` in `E_"kin"`:
Schwingungen Wellen

Zur Beschreibung des Vorgangs ist eine unabhängige Variable ausreichend:
Schwingungen Wellen

Energie wird transportiert:
Schwingungen Wellen

Es liegt eine räumliche Verteilung gekoppelter Systeme vor:
Schwingungen Wellen

4082
✅ *

Kreuzen Sie für jede Aussage über Wellen an, ob sie zutrifft. …

4083
✅ *

Kreuzen sie für jede Aussage über die Ausbreitung von Wellen an, ob sie zutrifft. …

4084
🖩

Berechnen Sie die Ausbreitungsgeschwindigkeit c für eine Wellenlänge λ = 2,5 m und eine Schwingungsperiode der Teilchen von 0,5 s.

4089

Kreuzen Sie für jeden Vorgang an, ob es sich um eine Schwingung oder eine Welle handelt.

Bewegung einer Kinderschaukel:
Schwingung Welle

Membranbewegung eines Lautsprechers:
Schwingung Welle

Durch eine Membranbewegung erzeugter Schall:
Schwingung Welle

Druckausbreitung bei einer Explosion:
Schwingung Welle

Überschallknall eines Flugzeuges:
Schwingung Welle

4090
✅ *

Wellenlänge

Unter einer Wellenlänge versteht man … …

4091
✅ *

Die Formel für die Wellenzahl lautet: …

4092
✅ *

Kreuzen Sie für jede Aussage über Wellen in Wasser an, ob sie zutrifft. …

4094
🖩

Der menschliche Hörbereich liegt zwischen 20 Hz und 20 kHz.
Berechnen Sie den zugehörigen Wellenlängenbereich für Schallwellen in Luft und Normalbediengungen auf zwei geltende Ziffern genau.

4095
🖩

Der sichtbare Wellenlängenbereich liegt zwischen 400 nm und 800 nm.
Berechnen Sie den dazugehörigen Frequenzbereich für Licht.

4097
✅ *

stehende Wellen

Kreuzen Sie für jede Frage an, ob sie für stehende Wellen zutrifft …

4099
✅ *

Kreuzen Sie für jede Aussage über die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen an, ob sie zutrifft. …

4100
🖩

Ordnen Sie den Ausbreitungsgeschwindigkeiten für Wellen die zugehörigen Formeln zu.

(1) Ausbreitungsgeschwindigkeit von Longitudinalwellen in Stäben
(2) Ausbreitungsgeschwindigkeit von Longitudinalwellen in Flüssigkeiten
(3) Schwerewellen im tiefen Wasser
(4) Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in der Luft
(5) Ausbreitungsgeschwindigkeit von Seilwellen

a) `c = sqrt{{pκ}/{ϱ}}`
b) `c = sqrt{{E}/{ϱ}}`
c) `c = sqrt{{pκ(1+aσ}/{ϱ}}`
d) `c = sqrt{{F l}/{m}}`
e) `c = sqrt{{1}/{κ ϱ}}`
f) `c = sqrt{{λ g}/{2π}}`

4101
🖩

Ein Stahlstab von 1 m Länge ist in der Mitte eingespannt und wird in die stehende Längsschwingung versetzt. Die Übertragung erfolgt durch Pappblättchen auf eine Kundtsche Röhre. Nach der Abstimmung beträgt der Knotenstand 0,066 m. (`c_"Luft" = 340" m/s"`) Geben Sie die Frequenz des Tones und die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalles in Stahl an (e(Luft) = 340 m/s).
Geben Sie drei geltende Ziffern an.

4102
🖩

Erregt man enie Saite an einem Ende mit einer Periode von 0,5 s, so werden Wellen mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von 2,0 m/s erzeugt.
Berechnen Sie die Ausbreitungsgeschwindigkeit c sowie die Wellenlänge λ, wenn die Spannung der Saite verdoppelt wird, die Erregungsperiode gleich 0,5 s unverändert bleibt.
Geben Sie die Lösung auf 2 geltenden Ziffern genau an.

4103
🖩

Berechnen Sie die Grundfrequenz einer 0,5 m langen Stahlsaite mit `E=2,06*10^11" N/m²"`, `ϱ=7850" kg/m³"` und geben Sie an, auf welche Länge die Seite mit einem Steg verkürzt werden muss, damit die Frequenz außerhalb des Hörbereichs liegt (>20 kHz)

4104
🖩

Bei Experimenten an einem See wurde für die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Longitudinalenwellen im Wasser der Wert 1435 m/s gemessen. Welche Kompressibilität des Seewassers entspricht diesem Ergebnis?
Geben Sie das Ergebnis auf drei geltende Ziffern an.

4105
🖩

Die gemessene Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen in einem Stahlstab beträgt `c=5100" m/s"`. Berechnen Sie den Elastiztätsmodul `E` auf zwei geltende Ziffern.

Dichte von Stahl: `ϱ=7850" kg/m³"`

4106

In welchem der Bereiche a)-d) liegt die Schallgeschwindigkeit
a) 1000 m/s - 2000 m/s
b) 1200 m/s - 6000 m/s
c) 250 m/s - 400 m/s
d) 17000 m/s - 20000 m/s

Ausbreitungsgeschwindigkeit in Festkörpern
a) b) c)   d)

Ausbreitungsgeschwindigkeit in Flüssigkeiten
a) b) c)   d)

Ausbreitungsgeschwindigkeit in Luft bei Normalbediengungen
a) b) c)   d)

4107
🖩

Eine Sinuswelle läuft in positiver `x`-Richtung mit `c = 2 " m/s"`.
Zur Zeit `t = 0` ist an der Stelle `x = 0`, `y = 0`. Die Amplitude ist `r = 0,1 " m"` und die Frequenz `f =0,5 " Hz"`.

  1. a) Berechnen Sie die Wellenlänge `λ`.
  2. b) Wie lange braucht die Welle, um sich 15 cm zu bewegen?
  3. c) Welche Phase `φ` und welche Elongation `y(t)` hat die Welle zur Zeit `t = 2" s"` and der Stelle `x = 0,15 " m"`?
  4. d) Berechnen Sie die Abszissen jener Teilchen, die zum Zeitpunkt `t = 0,5 " s"` eine Elongation `y(t) = 0,04 " m"` besitzen.

Geben sie die Lösungen auf 2 geltende Ziffern genau an.

4108

Wählen Sie zur Ergänzung der Sätze aus den Begriffen a) - g) aus:
(1) Den kürzesten Abstand zweier phasengleicher Teilchen einer Sinuswelle nennt man __________.
(2) Die Auslenkung eines Teilchens aus seiner Ruhelage nennt man __________.
(3) Die gegenseitige Verschiebung zweier Wellen gleicher Wellenlänge nennt man __________.
(4) Die Überlagerung von zwei oder mehreren Wellen heißt __________.
(5) Den Satz: "Die resutierende Verschiebung eines in Schwingungen versetzten Teilchens ist gleich der algebrischen umme der Einzelverschiebungen" nennt man das Prinzip der __________.

a) Interferenz
b) Wellenlänge
c) Gangunterschied
d) Elongation
e) ungestörte Superposition
f) konzentrierte Positionierung
g) Reflexion

4109
✅ *

Kreuzen Sie für jede Aussage über die Inteferenzen von Wasserwellen an, ob sie zutrifft. …

4110
🖩

Geben Sie den Gangunterschied für die größtmögliche Verstärkung zweier sinusförmiger Wellen gleicher Wellenlänge bei gleichen bzw. bei unterschiedlichen Amplituden an.

4111
🖩

Geben Sie den Gangunterschied für die größtmögliche Abschwächung zweier sinusfömiger Wellen gleicher Wellenlänge bei gleichen bzw. bei unterschiedlichen Amplituden an.

4112
✅ *

Kreuzen Sie für jede der folgenden Aussagen über stehende Seilwellen an, ob sie zutrifft. …

4113
🖩

Ein Gummiband (m = 5 g) ist durch eine Kraft von 16N auf eine Länge von 0,5 m gedehnt.
Berechnen Sie die Grundfrequenz der stehenen Welle auf zwei geltende Ziffern.

4114
✅ *

gedeckte Pfeife

Die Frequenz der \(n\)-ten Harmonischen einer gedeckten Pfeife der Länge \(l\) berechnet man nach der Formel …

4115
🖩

Mit welcher Frequenz schwingt eine Stahlsaite von 0,3 m Länge und einer Spannung von 1200 N/mm²?
Geben Sie das Ergebnis auf drei geltende Ziffern an.

4116
✅ *

Kreuzen Sie für jede Aussage über Wellen an, ob sie mit dem Huygenprinzip vereinbar ist. …

4117
✅ *

Die Formel für das Brechungsgesetz lautet: …

4118
✅ *

Unter dem Brechungswinkel versteht man den Winkel den der gebrochene Stahl mit …

4120
✅ *

Kreuzen Sie die zutreffende Aussage über eine Reflexion einer Seilwelle. …

4281
✅ *

Kreuzen Sie für jedes Objekt an, ob es als physikalische Strahlungsquelle aufgefasst werden kann. …

6114

In welcher Einheit wird die Wellenlänge gemessen?

6115

Wovon hängt die Frequenz einer gespannten Gitarrensaite ab?

6476

Wie kann man zwischen Längs- und Querwellen unterscheiden?

6650
✅ *

Liegt die Schwingungsrichtung bei einer Welle quer zur Ausbreitungsrichtung, so spricht man von einer …

6766
🖩

GitarreDie E-Saite einer Gitarre schwingt mit einem Grundton von 330 Hz. Sie hat eine Länge von 65 cm, einen Durchmesser von 0,7 mm und eine Masse von `mu=0,4566" g/m"`.

Mit welcher Kraft ist sie gespannt?

6767
🖩

Eine Saite hat Masse von 3,2783 g pro Meter Länge. Sie wird auf eine Gitarre mit 65 cm Schwingungslänge mit einer Kraft von 67 N aufgespannt. Um welche Saite handelt es sich?

6768
🖩

Zeigen Sie, dass für die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Transversalwellen auf einer gespannten Saite `c=sqrt{F/mu}` gilt, wobei `F` die Spannkraft und `μ` die Massenbelegung in Kilogramm pro Laufmeter ist.

7058

Was ist für eine Welle charakteristisch?

7059

Wie kann man die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle erhöhen?

7060
✅ *

Welle

Welche Größe wird bei einer Welle übertragen? …

7061
✅ *

Welle

Wie nennt man eine Welle, bei der die Teilchen quer zur Ausbreitungsrichtung schwingen? …

7062
✅ *

Welle

Wie nennt man eine Welle, bei der die Teilchen in Ausbreitungsrichtung schwingen? …

7063
✅ *

Wellenstrahlen

Was geben Wellenstrahlen an? …

7064
✅ *

Wie sieht eine Wellenfront im nahem Raum bei einem stabförmigen Erreger aus? …

7065
✅ *

In welchen Körpern können mechanische Transversalwellen auftreten? …

7066
✅ *

Ausbreitungsgeschwindigkeit

Wovon hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem Medium ab? …

7067
✅ *

Wellenausbreitung

Welche Größe bleibt der Wellenausbreitung stets erhalten? …

 

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