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Mit diesem Applet kann man die Ausbreitung von mechanischen Wellen studieren
und die wesentlichen Größen zur Beschreibung einer Wellen kennen
lernen.
Die Animation zeigt einen Erreger (blau) und 20 Massenpunkte, die mit Federn
aneinander gekoppelt sind. Sie sind auch an Federn aufgehängt.
Die Auslenkungsrichtung des Erregers zum Zeitpunkt t = 0 s
lässt sich wählen (linkes Auswahlfeld).
Die Schwingungsfrequenz und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle auf dem
Wellenträger können ebenfalls verändert werden. (Auswahlfelder
in der Mitte und rechts).
Man kann die Koordinaten eines jeden Punktes bestimmen, indem man mit der
linken Maustaste in das Darstellungsfeld klickt. Die Koordinaten werden als
x,y-Paar unten links in einem gelben Feld eingeblendet.
1.) Der Erreger.
Der Erreger befindet sich an der Stelle x = 0 des
Wellenträgers.
Klicke "Start" um die Animation zu starten.
2.) Räumliche Beschreibung der Welle für einen festen Zeitpunkt.
Lasse die Animation einfach einmal bis zum Ende durchlaufen.
3.) Die Ausbreitung der Welle braucht Zeit.
Der Teil der Welle, der nach oben ausgelenkt ist, wird als "Wellenberg" bezeichnet, der Teil, der nach unten ausgelenkt ist, als "Wellental".
Klicke Start und verfolge die Bewegung eines Wellenberges vom Erreger weg
nach rechts.
("Setze" dich quasi in der Vorstellung wie ein Surfer auf die
maximale Auslenkung der Welle nach oben und lasse dich mittragen)
4.) Die Wellenlänge - eine wichtige Kenngröße einer Welle.
Belasse zunächst die Grundeinstellungen (Frequenz: 0,5 Hz,
Ausbreitungsgeschwindigkeit 10 m/s)
Starte die Animation und stoppe sie wieder, wenn der Erreger gerade eine
Schwingung zu Ende gebracht hat.
(Verwende ggf. die "Schritt-Tasten um die richtige Darstellung zu
wählen).
Diese Größe nennt man die Wellenlänge λ einer Welle.
5.) Punkte gleicher Schwingungsphase.
Stelle als Frequenz wieder 0,5 Hz und als Ausbreitungsgeschwindigkeit 10 m/s
ein.
Nach 2,0 Sekunden erreicht die Welle den ersten grünen Punkt, er ist bei
diesen Einstellungen genau eine Wellenlänge vom Erreger entfernt.
Vergleiche die Auslenkung des Erregers und der grünen Punkte auf dem Wellenträger zu verschiedenen Zeitpunkten.
Vergleiche die jeweilige Auslenkung der roten Punkte mit der des Erregers.
Verdopple nun die Ausbreitungsgeschwindigkeit auf 20 m/s.
6.) Die Anfangsbedingung bestimmt das Aussehen der Welle mit.
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Das Applet entstand nach einer Idee von
Prof. Sanjay Rebello von der
Kansas State University, USA, wurde jedoch verbessert und um einige
Funktionalitäten erweitert.
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Die Simulationen entstanden mit Hilfe von Physlets von Wolfgang
Christian und Mario Belloni vom Davidson College, USA
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