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Physik für Kinder
Eigenschaften von Wellen
Es gibt viele Eigenschaften, die Wissenschaftler verwenden, um Wellen zu beschreiben. Dazu gehören Amplitude, Frequenz, Periode, Wellenlänge, Geschwindigkeit und Phase. Jede dieser Eigenschaften wird im Folgenden genauer beschrieben.Grafische Darstellung einer Welle
Beim Zeichnen einer Welle oder beim Betrachten einer Welle in einem Diagramm zeichnen wir die Welle als Momentaufnahme in der Zeit. Die vertikale Achse ist die Amplitude der Welle, während die horizontale Achse entweder die Entfernung oder die Zeit sein kann.
In dieser Abbildung ist zu erkennen, dass der höchste Punkt auf dem Wellendiagramm als Wellenberg und der tiefste Punkt als Wellental bezeichnet wird. Die Linie durch den Mittelpunkt der Welle ist die Ruheposition des Mediums, wenn keine Welle durchlaufen würde.
Anhand des Diagramms können wir eine Reihe von Welleneigenschaften bestimmen.
Amplitude
Die Amplitude einer Welle ist ein Maß für die Auslenkung der Welle aus ihrer Ruhelage. Die Amplitude ist in der folgenden Grafik dargestellt.
Die Amplitude wird in der Regel berechnet, indem man ein Diagramm einer Welle betrachtet und die Höhe der Welle von der Ruheposition aus misst.
Die Amplitude ist ein Maß für die Stärke oder Intensität der Welle. Betrachtet man zum Beispiel eine Schallwelle, so misst die Amplitude die Lautstärke des Schalls. Die Energie der Welle variiert ebenfalls in direktem Verhältnis zur Amplitude der Welle.
Wellenlänge
Siehe auch: Biografie von Präsident Andrew Jackson für KinderDie Wellenlänge einer Welle ist der Abstand zwischen zwei korrespondierenden Punkten auf aufeinanderfolgenden Zyklen einer Welle. Sie kann zwischen zwei Wellenbergen oder zwei Wellentälern gemessen werden. Die Wellenlänge wird in der Physik üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben Lambda (λ) dargestellt.
Häufigkeit und Zeitraum
Die Frequenz einer Welle ist die Anzahl der Zyklen pro Sekunde, die die Welle durchläuft. Die Frequenz wird in Hertz oder Zyklen pro Sekunde gemessen. Die Frequenz wird oft durch ein kleines "f" dargestellt.
Die Periode der Welle ist die Zeit zwischen den Wellenbergen. Die Periode wird in Zeiteinheiten wie z. B. Sekunden gemessen. Die Periode wird gewöhnlich durch ein großes "T" dargestellt.
Die Periode und die Frequenz stehen in enger Beziehung zueinander. Die Periode ist gleich 1 über der Frequenz und die Frequenz ist gleich 1 über der Periode. Sie sind reziprok zueinander, wie in den folgenden Formeln dargestellt.
Periode = 1/Frequenz
oder
T = 1/f
Frequenz = 1/Periode
oder
f = 1/T
Geschwindigkeit oder Geschwindigkeit einer Welle
Eine weitere wichtige Eigenschaft einer Welle ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit, d. h. die Geschwindigkeit, mit der sich die Störung der Welle fortbewegt. Die Geschwindigkeit mechanischer Wellen hängt von dem Medium ab, in dem sich die Welle ausbreitet. So breitet sich beispielsweise Schall in Wasser mit einer anderen Geschwindigkeit aus als in Luft.
Die Geschwindigkeit einer Welle wird in der Regel durch den Buchstaben "v" dargestellt. Die Geschwindigkeit kann durch Multiplikation der Frequenz mit der Wellenlänge berechnet werden.
Geschwindigkeit = Frequenz * Wellenlänge
oder
v = f * λ
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