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Da sich sich eine mechanische Welle meistens in Form einer Sinusfunktion fortbewegt(harmonische Welle), lässt sich die momentane Auslenkung y an einen bestimmten Ort x mit folgender Gleichung berechnen: Bewegen sich Wellen unterschiedlicher Quellen aufeinander zu, kommt es zur Interferenz (Überlagerung der Wellen). Die aufeinander treffenden Wellen beeinflussen sich dabei nicht und verhalten sich darauf wieder wie vor der Überlagerung. Die Elongation der Überlagerungsstelle erhält man, durch die Addition der gegebenen Elongationen der Einzelwellen 4. Beträgt die Frequenz von Wellen etwa 15 bis 16 000 Hz, sind diese hörbar 5. Ab hier bezeichnet man die mechanische Welle als Schall, weil diese nun vom menschlichen Ohr wahrnehmbar sind. Mit dem Dopplereffekt Relativität durchschauen » SciLogs - Wissenschaftsblogs. In verschiedenen Wissenschaften wird jedoch auch der Infraschall (Frequenzbereich unter 15 Hz) oder auch der Ultraschall (Frequenzbereich über 16kHz) betrachtet. Genauer gesagt versteht man unter einem Schall die Ausbreitung von Druckunterschieden in einem elastischen Medium.
Er entsteht, wenn die elementaren Bestandteile eines Mediums in Schwingung versetzt werden, welche sich dann auf benachbarte Elemente überträgt. Die entstehenden periodischen Zonen der Luftverdichtung und Luftverdünnung breiten sich im Raum als Schallwelle aus (siehe Abbildung1). Abbildung 1: Die Longitudinalwelle - Man erkennt deutlich die Verdichtung und Verdünnungsstellen der Teilchen In einem elastischen Medium existieren nur longitudinale Schallwellen. DOPPLER-Effekt | LEIFIphysik. In festen Medien treten jedoch auch transversale Schallwellen auf. Dem französischen Mathematiker Marian Mersenne gelang es 1640 erstmals die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallwellen zu ermitteln. Er stellte eine Kanone in bestimmter Entfernung auf und maß die Zeit zwischen dem Lichtblitz, den die Kanone beim Abschuss gab und der Wahrnehmung des Knalls. So errechnete Mersenne einen Wert von mehr als 300 m/s als Schallgeschwindigkeit. Durch ein ähnliches Experiment bemerkte Giovanni Bianconi 100 Jahre später, dass der Schall sich bei höheren Temperaturen wesentlich schneller ausbreitet 6.
Dabei werde ich mich insbesondere auf die physikalischen Voraussetzungen und ihre Wirkungen auf die Schallwellen beziehen. Mit der allgemeinen Beschreibung von Wellen biete ich eine Basis, um die physikalischen Eigenschaften von Schallwellen verständlich darzustellen, worauf ich mich intensiver mit dem Doppler-Effekt befassen werde. 100 sekunden physik dopplereffekt e. Somit entsteht ein schlüssiger, nachvollziehbarer Aufbau, wodurch es besser gelingt, möglichst viele Schüler zu erreichen und das Thema eingängiger zu präsentieren. Wellen existieren in verschiedenen Formen. Es gibt die Kugelwelle, welche entsteht, wenn zum Beispiel ein Körper in der Luft explodiert, die kreisförmige Welle, die schon jeder gesehen hat, wenn etwas ins Wasser gefallen ist oder die ebene Welle, bei der die Ausbreitung nur in eine bestimmte Richtung erfolgt. Die Gemeinsamkeit all dieser Wellen besteht in der zeitlich und räumlich periodischen Änderung des entsprechenden physikalischen Zustandes 1. Eine mechanische Welle erfordert immer mehrere schwingungsfähige gekoppelte Systeme.
Die Schallgeschwindigkeit ist von den Kopplungskräften zwischen den Oszillatoren abhängig. Desto größer diese sind, desto schneller breitet sich der Schall aus. Da die Kopplung zwischen den Oszillatoren in Gasen nur durch Stöße möglich ist und sich die Wahrscheinlichkeit von Stößen mit zunehmender Temperatur erhöht, ist die Schallgeschwindigkeit(c) von der Temperatur (T) abhängig. Weiterhin gilt, dass der Schall sich bei kleinerer Trägheit, also Masse (M), schneller ausbreitet. Kann die erzeugte Schwingung eines Tons mathematisch in einer reinen Sinusfunktion beschrieben werden, bezeichnet man diese als Sinuston. Eine Überlagerung von Tönen, bestehend aus einem Grundton und seinen entsprechenden Obertönen bezeichnet man als Klang 7. Wellen in der Akustik mit Schwerpunkt auf dem Dopplereffekt - GRIN. Da aber jeder schallerzeugende Körper eine gewisse Eigenfrequenz besitzt und dadurch wiederum ein Klang entsteht, existieren Sinustöne nur in der Theorie 8. Ein Ton und ein Klang sind periodische Vorgänge, die eine Grundfrequenz besitzen. 1840 bewies der deutsche Physiker Seebeck, dass die Tonhöhe abhängig von der Grundfrequenz der Schwingung ist.