Hallo
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallwellen in Wasser beträgt rund 1400 m/s (Stichwort Thailand). In Luft beträgt sie rund 300 m/s.
In welchem Medium breitet sich also die gleiche Welle weiter aus, in Wasser oder in Luft?
Besten Dank noch für eine anschauliche Erklärung.
mahed
PS: Wir sind keine Physiker, aber wir mögen auch Formeln!
‚weiter‘, Mahed?
Moin, Du sprichst von AusbreitungsgeSCHWINDigkeiten
und von AusbreitungsWEITen, habe ich das richtig
verstanden?
Lieber Krüsse, Moin, Manni
Hi mahed,
In welchem Medium breitet sich also die gleiche Welle weiter
aus, in Wasser oder in Luft?
Das Stichwort heißt „gedämpfte Schwingung“. Finde die Dämpfungskonstanten heraus und Du kannst alles berechnen. Meine Erfahrung sagt mir, dass dichtere Stoffe besser „tragen“: Leg das Ohr auf die Schiene und du wirst den Zug wesentlich früher hören.
Gruß Ralf
a/k/a Häuptling Großes Ohr
Western-Mythen!
Stichwort: Koppelung
Wir kennen die das Ohr auf die Schienen legenden Pioniere doch eigentlich nur aus Westernfilmen. Oder kennt denn tatsächlich einer von uns wenigstens eine(n), der/die sein Ohr auffe Schiene gelegt hat, hier in Deutschland? Würde man wohl ganz schön dumm daste… knien/liegen!
Aber ich kann Ralf nur bestätigen aus der Zeit vom Baden in der Kieler Förde: Kopf unter Wasser hört man Motorengeräusche von Schiffen, die man über Wasser NICHT hört, weil sie dafür „zu weit weg sind“, denn die (molekulare) Koppelung in Wasser ist größer als die in Luft. Je schwacher die Koppelung, desto stärker die Dämpfung, scheint mir. Je größer die Koppelung, desto größer also auch die
REICHWEITE! (Die Energie einer solchen Welle ist nur bedingt
abhängig von der Frequenz, wie es ja bei e-dynam. Wellen ist.
Bei Wasser- und Luftwellen handelt es sich ja auf jeden Fall um real bewegte Massen!
Das Problem wird aber dadurch (vor allem bei „tsunamis“ kompliziert, daß bei „normalen“ Wellen nicht wirklich Material linear („vorwärts-“) bewegt wird, sondern nur auf und ab (bei Zusatz von z.B. Fluß-strömung ellipsenförmig). Einen Effekt „unnormaler“, d.h. noch zusätzlich bewegter akustischer Wellen erlebt man, wenn man entfernt erzeugten Lärm bei Sturm „mitkriegt“.
Hugh!
Ich habe laut lesbar gedacht!
Lieber Krüsse, MohiManni
Wir kennen die das Ohr auf die Schienen legenden Pioniere doch
eigentlich nur aus Westernfilmen. Oder kennt denn tatsächlich
einer von uns wenigstens eine(n), der/die sein Ohr auffe
Schiene gelegt hat, hier in Deutschland? Würde man wohl ganz
schön dumm daste… knien/liegen!
Hi,
zumal ja die im Wilden Westen verlegten Schienen nicht wie heute zusammengeschweißt waren. Es waren vielmehr einzelne Schienen mit Dehnungsfugen dazwischen. Da fragt man sich schon, wie sich da der Schall kilometerweit fortpflanzen soll.
Liebe Grüße,
Max
Hi Max,
zumal ja die im Wilden Westen verlegten Schienen nicht wie heute zusammengeschweißt
waren. Es waren vielmehr einzelne Schienen mit Dehnungsfugen dazwischen. Da fragt man
sich schon, wie sich da der Schall kilometerweit fortpflanzen soll.
natürlich ist das ein Mythos, aber wie fast meistens ein durchaus handfester. Die Schienen hängen nämlich nicht in der Luft, sondern sind auf den Schwellen verschraubt, diese wiederum liegen sehr fest im Schotterbett. Die Übertragung dürfte also in jedem Fall weit besser sein als in Luft.
Gruß Ralf
Profunde Antwort …
http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarticl…
http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarticl…
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hallo mahed,
also, ganz allgemein handelt es sich ja um materiewellen. zu allererst solltest du bedenken, dass die wellenform entscheidend ist; die übliche wasserwelle ist im ggs. zur landläufigen auffassung gar keine ‚normale‘ welle, sie ist vielmehr eine sog oberflächenwelle, bei der sich die teilchen an der wasser-ofl., die an der wellenbewegung teilnehmen, eine kreisbahn beschreiben. kann der kreis nicht mehr geschlossen werden, weil die welle an die küste kommt, dann bricht sie…
tsunamis kommen den normalen wellen schon sehr viel näher, hier nehmen ALLE teilchen (bis zum meeerseboden oder zumindest sehr weit) an der (rauf-runter wellenbewegung teil. daher auch die grosse energie.
bei der berechnung der div. eigenschaften, nach denen du hier fragst ist diese wellenform entscheidend dafür ‚welche formel‘ zu benutzen ist.
Hallo
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallwellen in Wasser
jetzt wirds noch komplexer, schallwellen im wasser sind dann transversalwellen (wellenbewegung der teilchen IN ausbreitungsrichtung), im ggs. zum fall der tsunamis, dort stehen diese beiden (vektor-)grössen senkrecht aufeinander. das nennt man generell die polarisation (transversal vs. longitudinal) einer wellen.
beträgt rund 1400 m/s (Stichwort Thailand). In Luft beträgt
sie rund 300 m/s.
In welchem Medium breitet sich also die gleiche Welle weiter
aus, in Wasser oder in Luft?
jetzt wird es auch im mathemat. sinne komplex, die sog. dämpfung einer welle lässt sich durch eine komplexe wellengeschwindigkeit ausdrücken…wie immer bei som zeuch ist der imaginärteil mit der dämpfung (1/e-tel länge zb.) verknüpft.
das erzähle ich nicht um als klugscheisser zu enden, sondern um anhand dieser math. tatsache zu verdeutlichen, dass beide grössen erst mal, a priori GAR NIX miteinander zu tun haben…aber, es ist ‚natürlich‘ so, dass man oft eine hohe schallgeschwindigkeit und eine niedrige dämpfung bzw. v.v. hat. das hängt aber sehr stark von den genannten einflussfaktoren ab.
zuguterletzt währen die mathematiker in diesem zushg. fast arbeitslos wenn man nicht DEN wesentlichen einflussfaktor für ‚reale‘ wellen nennt: die randbedingung(en) = RB! und die RB macht eine welle erst zu einer welle und kann auch die dämpfung beeinflussen, bisweilen sogar so sehr, dass sich unter best. RB’s gar keine welle ausbreitet,
…ok, dann würde ich es aber nicht mehr dämpfung nennen…
PS: Wir sind keine Physiker, aber wir mögen auch Formeln!
ich bin physiker (was sonst) und ich hasse formeln! 
aber wenn dich dazu mehr interessiert, dann suche mal im netz nach ‚komplexem e-modul‘, das ist das stichwort für die math. allgem. beschreibung des problems auf das man erst mal nicht kommt…
hth,
stefan…
Hallo,
also, ganz allgemein handelt es sich ja um materiewellen.
der Begriff „Materiewellen“ gehört in die Quantenphysik. Zu Ehren des Typs, der 1923 gecheckt hat, daß auch bewegten Teilchen mit einer Ruhmasse ungleich Null, wie z. B. Elektronen, Welleneigenschaften zuzuordnen sind, heißen sie auch De-Broglie-Wellen. Wellen, die von Ohren wahrgenommen werden können, nennt man dagegen einfach mechanische Wellen.
jetzt wirds noch komplexer, schallwellen im wasser sind dann
transversalwellen (wellenbewegung der teilchen IN
ausbreitungsrichtung),
Das mit der „Wellenbewegung der Teilchen IN Ausbreitungsrichtung“ stimmt. Nur sind das keine Transversal-, sondern _Longitudinal_wellen. Transversalwellen gibt es nur in Festkörpern.
im ggs. zum fall der tsunamis, dort
stehen diese beiden (vektor-)grössen senkrecht aufeinander.
das nennt man generell die polarisation (transversal vs.
longitudinal) einer wellen.
Unter der Polarisation einer Welle versteht man nicht ihre Zugehörigkeit zur Kategorie „transversal“ oder „longitudinal“, sondern den Umstand, daß ihre Schwingungsrichtung, d. h. die Richtung des Schwingungsvektors, bestimmte Gesetzmäßigkeiten befolgt. Sie kann z. B. stets gleich bleiben; dann heißt die Welle linear polarisiert. Andere Polarisationsarten sind zirkular und elliptisch. Polarisation gibt es grundsätzlich nur bei transversalen Wellen.
Gruß
Martin
hallo martin,
also, ganz allgemein handelt es sich ja um materiewellen.
der Begriff „Materiewellen“ gehört in die Quantenphysik.
stimmt, sorry, ich meinte festkörperwellen, aber das wäre ja bei wasser auch falsch, also meinte ich wellen, die sich (quanten)physikalisch im teilchenbild als phononen beschreiben lassen…
werden können, nennt man dagegen einfach mechanische
Wellen .
genau das meinte ich
jetzt wirds noch komplexer, schallwellen im wasser sind dann
transversalwellen (wellenbewegung der teilchen IN
ausbreitungsrichtung),Das mit der „Wellenbewegung der Teilchen IN
Ausbreitungsrichtung“ stimmt. Nur sind das keine
Transversal-, sondern _Longitudinal_wellen.
Transversalwellen gibt es nur in Festkörpern.
ooch, menno, ich glaube auch da hast du im ersten (meine zuordnung longitudinal wellen…) /recht, ich hätte länger nachdenken sollen, bzw. erst mal lesen…
aber das mit der einschränkung von transversalwellen…dazu ist doch nur vorraussetzung, dass es scherkräfte geben kann, sicher sind die zb. in wasser eher sehr gering, aber wenn ich mir langkettige polymerflüssigkeiten vorstellle???
im ggs. zum fall der tsunamis, dort
stehen diese beiden (vektor-)grössen senkrecht aufeinander.
das nennt man generell die polarisation (transversal vs.
longitudinal) einer wellen.Unter der Polarisation einer Welle versteht man nicht ihre
Zugehörigkeit zur Kategorie „transversal“ oder „longitudinal“,
sondern den Umstand, daß ihre Schwingungsrichtung, d. h. die
Richtung des Schwingungsvektors, bestimmte Gesetzmäßigkeiten
befolgt. Sie kann z. B. stets gleich bleiben; dann heißt die
Welle linear polarisiert. Andere Polarisationsarten
sind zirkular und elliptisch. Polarisation gibt es
grundsätzlich nur bei transversalen Wellen.
weil eine longitudinalwelle IMMER linearpolarisiert ist?!
kann sein, dass ich mich auch hier falsch erinnere, aber zumindest vom math. standpkt. aus ergeben sich die (möglichen) polaristaionen als lösung einer 3d-wellengelichung, im longitudinalen fall gibts nur eine lösung?!?!
korrigier, aber friss mich nicht, wenn ich falsch liege
guten rutsch…
stefan
Hallo Stefan,
aber das mit der einschränkung von transversalwellen…dazu
ist doch nur vorraussetzung, dass es scherkräfte geben kann,
sicher sind die zb. in wasser eher sehr gering, aber wenn ich
mir langkettige polymerflüssigkeiten vorstellle???
die bloße Existenz von Scherkräften genügt nicht, sie müssen auch ausreichend groß sein. Sind sie das nicht, ist das System nicht schwingungsfähig (sog. „überdämpftes“ System). Mathematisch: Keine e^(i…)-Lösungen, sondern nur e^(…) mit reellem Exponent. Ein Oszillator ist dann strenggenommen gar kein solcher, weil er nicht schwingt, sondern bloß in die Ruhelage zurück"kriecht".
weil eine longitudinalwelle IMMER linearpolarisiert ist?!
Na ja, von Polarisation spricht man nur dann, wenn damit die Welle einen oder mehrere zusätzliche Freiheitsgrade hat. Das ist bei einer Longitudinalwelle nicht der Fall. Bei einer unmodulierten, monochromatischen, linear polarisierten Transversalwelle kann man dagegen außer ihrem Amplituden- und Frequenzwert noch eine weitere Information übermitteln, nämlich die Richtung ihrer Polarisationsebene (d. h. ihren Winkel gemessen gegen irgendeine Referenz, wie etwa den Horizont). Eine unmodulierte, monochromatische, elliptisch polarisierte Welle hat der Freiheitsgrade sogar insgesamt fünf:
Wünsch Dir nen guten Start ins neue Jahr 2005
Martin