Arbeitsblätter

Station A
Fortschreitende Wellen
a) Skizziere ein Wellental. Stelle darin die Schnelle und die Ausbreitungsgeschwindigkeit
c dar.
b) Die gemessene Ausbreitungsgeschwindigkeit: c = _______________
c) Warum kann nicht ein Wert für die Schnelle angegeben werden?
Station B
Was transportieren Wellen?
Ergänze die Tabelle
Wellenart
Elektromagnetische Welle
Wellenträger
Station C
Wasser
Längs- und Querwellen
Nenne Beispiele und den deutschen Begriff.
Longitudinalwelle:
Transversalwelle:
Schallwelle
Erde
Zeiger: Amplitude und Phase
Station D
a) Zeichne einen Zeiger zu folgenden Phasen ein und ergänze t bzw. φ:
t = 1/8 T
φ=
t = φ= -
b) Leite die Formel s (t)=^s⋅sin(
Station E
t = 2π
⋅t) her.
T
φ= 11 
t = ¾ T φ=
Zeitliche und räumliche Darstellung
1) a) Zeichne das zeitliche Verhalten eines Schwingers mit der Amplitude 2 und der
Periodendauer 6 s, der ab t=3s mit einer Schwingung nach oben beginnt.
b) Wie weit vom Erreger ist dieser Schwinger entfernt, wenn die
Ausbreitungsgeschwindigkeit 40 cm/s beträgt?
2) a) Zeichne das räumliche Verhalten einer Welle, die eine Wellenlänge von 4 cm und
eine Amplitude von 2 cm besitzt und bereits 21 cm vorangeschritten ist. Der erste
Schwinger wurde bei t=0 nach unten ausgelenkt.
b) Wie viel Zeit ist seit dem Start vergangen, wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit 7 cm/s beträgt?
Station F
c=λ⋅f
1) Innerhalb einer Periodendauer T legt die Welle die Strecke ________ zurück.
2) Leite c = λ · f her.
3) Jedes Körperchen einer Welle führt 15 Schwingungsperioden in 3 Sekunden aus. In
der gleichen Zeit wandert jeder Phasenzustand 12 m weit. Berechne Frequenz,
Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle. (Tipp: f=n/t c=x/t)
4) Eine lineare Querwelle schreite mit der Geschwindigkeit c=2,5 m/s längs der xAchse
eines Koordinatensystems fort. Der Erreger (x=0) starte zur Zeit t=0 seine
Sinusschwingung mit der Frequenz f=50 Hz und der Amplitude ŝ=2cm längs der s
Achse.
a) Zeichne die Welle zur Zeit t=0,05s.
b) Zeichne das Diagramm der Teilchenschwingung am Ort x=3,75 cm.
Station G
Wellengleichung
Berechne mithilfe einer Formel die Auslenkung eines Schwingers an der Stelle x=8cm
und zum Zeitpunkt t = 2,3 s. Die Frequenz beträgt f=0,5 Hz, die
Ausbreitungsgeschwindigkeit c = 1,5 cm, die Amplitude 1 cm.
Station H
Interferenz
Zwei Sender schwingen mit f = 200 Hz, c = 340 m/s. Gib einen Gangunterschied an,
damit a) konstruktive b) destruktive Interferenz entsteht.
a)
b)
Station I
Schwebung
Zwei Gitarrensaiten sind zueinander leicht verstimmt. Das eingestrichene a hat
Frequenzen von 440 Hz bzw. 439 Hz.
1) Bei der Schwebung hat der entstehende Ton die Frequenz des Mittelwertes der
einzelnen Schallquellen. Berechne diese.
2) Die Frequenz, die angibt, wie oft es pro Sekunde laut und leise wird, wird berechnet
durch den Betrag der Differenz beider Einzelfrequenzen. Berechne, wie lang eine Laut
LeiseLautPhase dauert.
________________________________________________________
Station J
Aufeinandertreffen von Wellen
Zwei Wellentäler laufen aufeinander zu. Stelle die Zeitpunkte vor, während und nach
dem Zusammentreffen durch eine Skizze dar.
1) 2) 3) Station K
Konstruktive und destruktive Interferenz
1) λ= ______ cm
2) a)
b)
3) a)
b)
Station L
Stehende Wellen
Hier sind zwei aufeinanderlaufende Wellen zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu sehen.
Addiere sie grafisch.
Station M
Reflexion von Wellen
1) Festes Ende: ____________Spiegelung
Freies Ende: ____________Spiegelung
2) Die Welle rechts hinter dem Hindernis (festes Ende) muss reflektiert werden.
Konstruiere die reflektierte Welle durch geeignete Spiegelung.
Tipp: Spiegele zunächst die Nullstellen, dann die Extrema.
3) Zeichne auch die resultierende Welle ein. (Addition von hin und rücklaufender Welle)
Station N
Konstruktion von stehenden Wellen
Auf einem geradlinigen Träger der Länge 15 cm breitet sich eine Querwelle mit der
Geschwindigkeit 4 cm/s von links nach rechts aus. Das erste Teilchen beginnt zur Zeit
t=0s mit einer harmonischen Schwingung nach unten. Ihre Frequenz beträgt 1,0 Hz, die
Amplitude ist 1,5 cm.
a) Zeichne zwei Momentbilder der Welle zu den Zeiten t = 3,0s und t = 3,25 s.
Tipp: Erst den Punkt ganz rechts setzen und dann „nach links“ zeichnen.
b) Das rechte Ende des Trägers ist frei. Zeichne ein Momentbild der Welle, die zur Zeit t
= 5,0 s durch die Überlagerung der ursprünglichen und reflektierten Welle entstanden
ist.
c) Nun sei das rechte Ende des Trägers fest. Wie sieht dann die Welle zur Zeit t = 5,0 s
aus?
Station O
Eigenschwingung
1) Leite die Formel f k =k
c
2l
k=1, 2, 3,... her.
2) Ein 2m langes Band ist an beiden Enden eingespannt. Eine Querstörung braucht
vom einen zum anderen Ende des Bands 1,0 s. Berechne, bei welcher Eigenfrequenz
sich jeweils die 1., 2., 3. Harmonische ausbildet.
3) Wenn man einen 1,2 m langen, beidseitig eingespannten Gummischlauch mit
f=8,0 Hz anregt,bildet sich eine Querwelle mit 2 Bäuchen aus.
a) Mit welcher Geschwindigkeit breitet sich eine Querstörung auf diesem
Gummischlauch aus?
b) Bei welcher Eigenfrequenz entstehen 3 Bäuche?
4*) Auf einem beidseitig fest eingespannten geradlinigen Träger der Länge l=1m hat sich
eine stehende Welle mit 4 Bäuchen gebildet. Erhöht man die Erregerfrequenz um 15 Hz,
so stellt sich ein weiterer Bauch ein. Welche Frequenzen haben diese
Eigenschwingungen?
Station P
Resonanz
Welche Kurve gehört zu einer großen bzw.
kleinen Dämpfung? Wie sähe die Kurve auf,
wenn es im Idealfall gar keine Dämpfung
gäbe?
Große Dämpfung; Kleine Dämpfung:
______________________________________________________________________________________
Station Q
Schallgeschwindigkeit
Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt: __________
1)
2)
3)
Station R
Musikinstrumente
1) Skizziere die Funktion sin(x) + sin(3x) + sin(5x) + sin(7x)
2) Die 4 stärksten Eigenfrequenzen des Saxophons:
Station S
Doppler-Effekt
1) In welche Richtung bewegt sich die Schallquelle?
2) Wo ist die Wellenlänge größer?
3) Wo ist der Ton höher?
Station T
Chladnische Figuren
Welche Besonderheit haben die Stellen, an denen der
Sand sich sammelt?

Download Report