Definition von Transversalwellen
Transversalwellen sind Wellen, deren Ausbreitungsrichtung senkrecht zur Schwingungsrichtung des Mediums verläuft, durch das sie sich ausbreiten.
Beispiele für Transversalwellen
Ein Beispiel für eine Transversalwelle ist eine Welle auf einer Saite oder einem Draht. Breitet sich die Welle auf der Saite von links nach rechts aus, bewegt sich die Saite auf und ab, senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle.
Teile von Transversalwellen
Der rote Pfeil nach rechts zeigt die Richtung der Wellenbewegung an. Die roten Pfeile nach oben und unten zeigen die Bewegungsrichtung der einzelnen Seilabschnitte an.
A (Amplitude) = maximale Saitenauslenkung
Lambda (Wellenlänge) = Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wellenbergen = Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wellentälern = Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten gleicher Wellenlänge. Eine Wellenlänge hat genau einen Wellenberg und ein Wellental.
a – b = Wellenberg
b – c = Wellental
Die Frequenz (f) einer Welle ist die Anzahl der Wellenlängen, die pro Sekunde denselben Punkt passieren. Wenn sich eine Welle entlang einer Saite ausbreitet und zwei Wellenlängen (zwei Wellenberge und zwei Wellentäler) denselben Punkt, beispielsweise Punkt b, passieren, dann beträgt die Frequenz der Welle 2/Sekunde oder 2 Hertz.
Die Periode (T) ist das Zeitintervall, das eine Wellenlänge benötigt, um denselben Punkt zu passieren. Wenn sich eine Welle entlang einer Saite ausbreitet und eine Wellenlänge (ein Wellenberg und ein Wellental) denselben Punkt, beispielsweise Punkt b, in einer Sekunde passiert, dann beträgt die Periode der Welle 1 Sekunde.
Wellengeschwindigkeit (v) = Frequenz × Wellenlänge = Wellenlänge / Periodendauer
Beispiel für eine Frage
Ein Seil ist 4 Meter lang. Wird ein Ende des Seils um 30 cm auf und ab bewegt, entstehen Transversalwellen, die sich mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s entlang des Seils ausbreiten. Entlang des Seils befinden sich zwei Wellenberge und zwei Wellentäler. Bestimmen Sie: (a) die Wellenlänge, (b) die Frequenz, (c) die Periodendauer und (d) die Amplitude.
Diskussion
(a) Wellenlänge
Die Länge des Seils beträgt 4 Meter und entlang des Seils befinden sich zwei Wellenlängen (zwei Hügel und zwei Täler), daher ist eine Wellenlänge = 2 Meter.
b) Frequenz (f)
(c) Zeitraum (T)
T = 1/f = 1/0,5 = 2 Sekunden
(d) Amplitude (A)
Maximale Amplitude bzw. Abweichung = 30 cm = 0,3 Meter.
