36 Rechenbeispiele zum Kapitel

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)?

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?

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"`?

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?

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?

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?

4084
🖩

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

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.

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"`

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.

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.

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.

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.

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.

 

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29. Wellen

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