Physik für Kinder

Wellen

Wenn wir an das Wort "Welle" denken, stellen wir uns in der Regel jemanden vor, der seine Hand zur Begrüßung hin und her bewegt, oder vielleicht denken wir an eine sich kräuselnde Wasserwand, die vom Meer her auf den Strand prallt.

In der Physik ist eine Welle eine Störung, die sich durch Raum und Materie bewegt und Energie von einem Ort zum anderen überträgt. Bei der Untersuchung von Wellen ist es wichtig, daran zu denken, dass sie Energie und nicht Materie übertragen.

Im Alltag sind wir von vielen Wellen umgeben. Schall ist eine Art von Welle, die sich durch die Materie bewegt und dann unser Trommelfell in Schwingung versetzt, damit wir hören können. Licht ist eine besondere Art von Welle, die aus Photonen besteht. Wenn man einen Stein in einen Teich wirft, kann man sehen, wie sich Wellen im Wasser bilden. Wir verwenden sogar Wellen (Mikrowellen), um unser Essen schnell zu kochen.

Arten von Wellen

Wellen können je nach ihren Eigenschaften in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Im Folgenden werden einige der verschiedenen Begriffe beschrieben, die Wissenschaftler zur Beschreibung von Wellen verwenden.

Mechanische Wellen und elektromagnetische Wellen

Alle Wellen können entweder als mechanische oder elektromagnetische Wellen eingestuft werden.

Mechanische Wellen sind Wellen, die ein Medium benötigen. Das bedeutet, dass sie eine Art von Materie haben müssen, um sich auszubreiten. Diese Wellen breiten sich aus, wenn Moleküle im Medium miteinander kollidieren und Energie weitergeben. Ein Beispiel für eine mechanische Welle ist der Schall. Schall kann sich durch Luft, Wasser oder Feststoffe ausbreiten, aber nicht durch ein Vakuum. Er braucht ein Medium, um sich auszubreiten. Andere Beispiele sind WasserWellen, seismische Wellen und Wellen, die sich durch eine Feder bewegen.

Elektromagnetische Wellen sind Wellen, die sich durch ein Vakuum (leeren Raum) ausbreiten können. Sie benötigen kein Medium und keine Materie. Sie breiten sich durch elektrische und magnetische Felder aus, die von geladenen Teilchen erzeugt werden. Beispiele für elektromagnetische Wellen sind Licht, Mikrowellen, Radiowellen und Röntgenstrahlen.

Transversalwellen und Longitudinalwellen

Eine andere Möglichkeit, eine Welle zu beschreiben, ist die Richtung, in der sich die Störung ausbreitet.

Transversalwellen sind Wellen, bei denen sich die Störung senkrecht zur Wellenrichtung bewegt. Man kann sich vorstellen, dass sich die Welle von links nach rechts bewegt, während sich die Störung auf und ab bewegt. Ein Beispiel für eine Transversalwelle ist eine Wasserwelle, bei der sich das Wasser auf und ab bewegt, während die Welle durch den Ozean läuft. Andere Beispiele sind eine schwingende Saite und eine Welle von Fans in einem Stadion (die Menschen bewegen sich auf und abwährend sich die Welle um das Stadion bewegt).

Longitudinale Wellen sind Wellen, bei denen sich die Störung in dieselbe Richtung wie die Welle bewegt. Ein Beispiel hierfür ist eine Welle, die sich durch einen gedehnten Slinky oder eine Feder bewegt. Wenn man einen Teil des Slinkys zusammendrückt und loslässt, bewegt sich die Welle von links nach rechts. Gleichzeitig bewegt sich die Störung (die sich bewegenden Windungen der Feder) ebenfalls von links nach rechts. Ein weiteres klassisches Beispiel für eine Longitudinalwelle istWenn sich Schallwellen durch ein Medium ausbreiten, stoßen die Moleküle in der gleichen Richtung zusammen, in die sich der Schall bewegt.

In der obigen Abbildung ist die obere Welle transversal

und die Bodenwelle ist longitudinal.

Interessante Fakten über Wellen

• Wellen im Ozean werden hauptsächlich durch den Wind erzeugt, der sich über die Meeresoberfläche bewegt.
• Das "Medium" ist der Stoff oder das Material, das eine mechanische Welle trägt.
• Eines der wichtigsten Dinge, die man sich über Wellen merken sollte, ist, dass sie Energie und nicht Materie transportieren, was sie von anderen Phänomenen der Physik unterscheidet.
• Viele Wellen können nicht gesehen werden, z. B. Mikrowellen und Radiowellen.
• Die höchste jemals aufgezeichnete Meereswelle war 1.720 Fuß hoch und ereignete sich in der Lituya Bay in Alaska.

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