Formel für eine Transversalwelle Longitudinalwelle Stationäre Welle

Beispiele für Aufgaben und Formeln zu Transversalwellen, Longitudinalwellen und stehenden Wellen

Transversalwellen

1. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Wellentälern einer Wasseroberfläche beträgt 20 m. Ein Objekt schwimmt auf der Wasseroberfläche und führt eine Schwingungsbewegung aus. Beträgt die Zeit für eine Schwingung 4 Sekunden, so beträgt die Wellengeschwindigkeit … m/s.

1. 20
2. 15
3. 10
4. 5

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Wellenlänge (λ) = 20 Meter
Periode (T) = 4 Sekunden
Gefragt: Wellengeschwindigkeit (v)
Antwort:
Formel für die Wellengeschwindigkeit:
v = λ / T = 20 Meter / 4 Sekunden = 5 Meter / Sekunde
Die richtige Antwort ist D.

2. Zwei Punkte A und B befinden sich auf einer Saite und sind 90 cm voneinander entfernt. Eine Transversalwelle breitet sich auf der Saite aus . Punkt A liegt im Wellenberg, Punkt B im Wellental, und dazwischen befinden sich zwei weitere Wellenberge und zwei Wellentäler. Beträgt die Wellenperiode 0,3 Sekunden, so ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle …

1. 10,8 cm / s
2. 18,0 cm / s
3. 120,0 cm / s
4. 200,0 cm / s

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Abstand AB (l) = 90 cm
Wellenperiode (T) = 0,3 Sekunden
Wellenfrequenz (f) = 1/0,3 Sekunden
Punkt A liegt am Wellenberg, Punkt B am Wellental.
Zwischen den Punkten A und B befinden sich zwei Wellenberge und zwei Wellentäler.
Gefragt: Wellenausbreitungsgeschwindigkeit (v = f λ)
Antwort:
Anhand des Bildes lässt sich schließen, dass es sich um 2,5 Wellenlängen handelt. Die Entfernung einer Wellenlänge (λ) beträgt 90 cm / 2,5 = 36 cm.

Wellenausbreitungsgeschwindigkeit:
v = f λ = (1/0,3)(36) = 36/0,3 = 120 cm/s.
Die richtige Antwort ist C.

3. Das folgende Diagramm zeigt die Verschiebung eines Punktes in einem Medium als Funktion der Zeit, während eine Welle das Medium durchläuft.
Bei einer Wellenlänge von 6 Metern beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle...

1. 3 m / s
2. 6 m / s
3. 8 m / s
4. 12 m / s

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Aus dem obigen Diagramm ergeben sich 2 Wellenlängen.
Entfernung von 1 Wellenlänge (λ) = 6 Meter / 2 = 3 Meter.
Periode (T) = 0,5 Sekunden
Gefragt: Wellengeschwindigkeit (v)
Antwort:
v = f λ = λ / T = 3 Meter / 0,5 Sekunden = 6 Meter / Sekunde
Die richtige Antwort ist B.

Längswellen

4. Zwei Schallquellen werden gleichzeitig im selben Medium und bei derselben Temperatur beschallt. Die erste Schallquelle hat eine Frequenz von 640 Hz, die zweite eine Frequenz von 1280 Hz. Die korrekte Aussage lautet: …

1. Die Geschwindigkeit des ersten Schalls ist größer als die Geschwindigkeit des zweiten Schalls.
2. Die Geschwindigkeit des ersten Schalls ist geringer als die Geschwindigkeit des zweiten Schalls.
3. Die erste und zweite Schallgeschwindigkeit sind gleich.
4. Lange Schallwellen Beide haben die gleiche Größe

Diskussion
Die Schallgeschwindigkeit hängt vom Medium ab. Sind beide Medien gleich, ist auch ihre Schallgeschwindigkeit gleich. Umgekehrt gilt: Je höher die Frequenz, desto kleiner die Wellenlänge, und umgekehrt. Da die Frequenzen der beiden Töne unterschiedlich sind, unterscheiden sich auch ihre Wellenlängen.
Die richtige Antwort ist C.

Stehende Wellen

5. Eine an beiden Enden eingespannte Saite erzeugt einen Grundton mit einer Frequenz von 420 Hz. Die Frequenzen der drei Obertöne sind….

1. 840 Hz
2. 1260 Hz
3. 1680 Hz
4. 2940 Hz

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Die Grundfrequenz (f₁) = 420 Hz
Beide Enden des Drahtes sind festgebunden.
Gefragt: Die Frequenz der drei Obertöne
Antwort:
Die Frequenz des zweiten Obertons (f₂) = 2 f₁ = 2 (420 Hz) = 840 Hz
Die Frequenz des dritten Obertons (f₃) = 3 f₁ = 3 (420 Hz) = 1260 Hz
Die richtige Antwort ist B.

Schallwellen

6. Die Abbildung unten zeigt eine elektrische Klingel in einem geschlossenen Gehäuse. Die Klingel wird geläutet, wodurch die Luft aus dem Gehäuse entweicht. Nachdem die Luft entwichen ist, ist der Klang der Klingel nicht mehr hörbar. Aus diesem Vorfall lässt sich schließen, dass der Klang…

1. findet nicht in einem geschlossenen Raum statt
2. wird von der aus der Motorhaube strömenden Luft getragen
3. können sich im Vakuum nicht ausbreiten.
4. können sich nicht durch Feststoffe ausbreiten

Diskussion
Schall ist eine Welle, die sich durch Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase ausbreitet. Befindet sich die Glocke im Vakuum, können sich Schallwellen nicht von der Glocke zum Ohr des Zuhörers ausbreiten.
Die richtige Antwort ist C.

Fragequelle:

Physik-OSN-Fragen für die Mittelstufe