Referat Längswellen oder Longitudinalwellen

Längswellen oder Longitudinalwellen

Elongationsrichtung : Ausbreitungsrichtung . Teilchen schwingen um ursprüngl. Lage in x-Richtung . Sonst analog Querwellen . s = Δ x (Auslenkung aus Ursprungslage).

Weiß : alte Lage , Schwarz : neue Lage , Pfeile : Entfernung von alter Lage :

Druckunterschiede wandern über Wellenträger . Teilchen schwingen nacheinander mit f in Längsrichtung . Fortschreitende Längswellen : Unterdruck / Überdruck an Stellen mit Elongation 0 ( bei max. Schnelle ) .

Bsp.: stehender Längswellen - Schallwellen

Korkmehl . best. f Ton bes. laut . : stehende Welle . 2 offene / geschlossene Enden : l = ½ k*l : Eigen-f . 1 offenes & 1 geschlossenes Ende : l = ¼ l*(2k -1) .

2 offene Enden :

1 offenes & 1 geschlossenes Ende :

2 geschlossene Enden :

Dopplereffekt

bewegte Schallquelle , ruhender Beobachter

v von Q kleiner Schallgeschwindigkeit c : v < c .

a)      Spezialfall : v = 0 m/s b) v > 0 m/s :

b) l = c/ f ; s = v *T = v/ f : Abstand zwischen 2 Wellenfronten verkürzt sich um s .

Beobachter vor Quelle / Beobachter hinter Quelle :

l _{v h} = l -+ v/f = c/f -+ v/f = (c -+ v)/f ; f _{v h} = c / l _{v h} = c/((c -+ v)/f) = c* f/(c -+ v)

oder f _{v h} = f/((c -+ v)/c) = f/(1 -+ v/c) .

B z : Wellenfronten mit kleinerem zeitl. Abstand (/ Periodendauer) oder Schall breitet sich schneller aus : c+v . T z = l /c' = l /(c+ v) = (c/f)/(c+ v) = (1/f)*(c/(c+ v)) ,

Bewegter Beobachter , ruhende Quelle

f _z = 1/T _z = (c+ v)*f/c = (1+v/c)*f . Analog B _w : f _w = (c- v)*f/c = (1-v/c)*f .

Machscher Kegel - Überschallknall

D.h. v ≥ c     bewegte Quelle :

Aus der Skizze entnimmt man : sin a = l /s = (c*T)/(v *T) = c/v .

Elektrostatik

Elektrische Feldstärke

Geo. Überlegungen : sin φ = s/L ; tan φ = F _el/G , da φ<<10° : sin φ ≈ tan φ :

F _el/G = s/L : F _el = G* s/L . F _el ~ q : F _el/q = E heißt Feldstärke .