"physikalische" Welle        [ zurück ]      [ Stichworte ]      [ Die Hyper-Bibliothek ]      [ Systemtheorie ]         [ Meine Bücher ]         [ Meine Blogs ]
 
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Homonyme: Antriebswelle, Wellenmetaphern

 

Den Ausdruck "physikalische" Welle verwende ich umgangssprachlich für Phänomene, die ich mittels Wellenlinien referenziere, wobei die Linie für einen zeitlichen Verlauf steht, der von einem Wellenpunkt in dem Sinne durchwandert wird, dass sich die Welle im Raum ausbreitet.

Physik befasst sich natürlich auch mit den Kräften in artefaktischen Wellen, die in Antrieben verwendet werden, die hier aber nicht gemeint sind.

Bei den "physikalischen" Wellen unterscheide ich, solche die an ein stoffliches Medium gebunden sind von solchen, die kein Medium haben. In der physikalischen Umgangssprache werden erstere als mechanische Wellen und letztere als elektromagnetische Wellen bezeichnet.

Bei den "mechanische Wellen" unterscheide ich, solche ich sehen kann und solche, die ich nur vermittelt wahrnehmen kann. Die Wellen auf dem Wasser kann ich sehen, die Schallwellen kann ich hören, aber nicht als Wellen wahrnehmen.

Wenn ich Wellen" unterscheide ich, solche ich sehen kann und solche, die ich nur vermittelt wahrnehmen kann. Die Wellen auf dem Wasser kann ich sehen, die Schallwellen kann ich hören, aber nicht als Wellen wahrnehmen.

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Unterschieden werden mechanische Wellen, die stets an ein Medium gebunden sind, und Wellen, die sich auch im Vakuum ausbreiten können (beispielsweise elektromagnetische Wellen, Materiewellen oder Gravitationswellen). In Medien wird die Ausbreitung einer örtlichen Störung durch die Kopplung benachbarter Oszillatoren (schwingfähige physikalische Größen) vermittelt. Eine Welle transportiert Energie, jedoch keine Materie, d. h. die benachbarten Oszillatoren transportieren die Störung durch den Raum, ohne sich selbst im zeitlichen Mittel fortzubewegen. Direkt wahrnehmbare Wellen sind zum Beispiel Schallwellen, Wasserwellen und Licht. Kreisförmige Wellen im Wasser Inhaltsverzeichnis [Verbergen] 1 Wellentypen 1.1 Nach Ausbreitungsrichtung 1.1.1 Longitudinalwelle 1.1.2 Transversalwelle 1.2 Nach Medium 2 Mathematische Beschreibung 2.1 Wellenfunktion 2.2 Amplitude 2.3 Phase 2.4 Beispiele 3 Erzeugung von Wellen 4 Überlagerung von Wellen 5 Literatur 6 Weblinks 7 Einzelnachweise Wellentypen[Bearbeiten] Nach Ausbreitungsrichtung[Bearbeiten] Wellenarten: 1. und 2. Transversalwelle 3. Longitudinalwelle Wie bereits erwähnt, werden Wellen die an ein Medium gebunden sind als mechanische Wellen bezeichnet, diese werden „klassisch“ in Longitudinal- und Transversalwellen (von denen auch Mischformen wie Torsionswellen auftreten können) unterteilt. Longitudinalwelle[Bearbeiten] → Hauptartikel: Longitudinalwelle Wellen, die parallel zur Ausbreitungsrichtung schwingen, werden als Longitudinal- oder Längswelle bezeichnet. Ein wichtiges Beispiel ist der Schall, der sich in Gasen und Flüssigkeiten immer als Longitudinalwelle ausbreitet. Mechanische Longitudinalwellen sind Druckwellen. Das bedeutet, dass sich in einem Medium Zonen mit Überdruck bzw. Druckspannung (bzw. Unterdruck oder Zugspannung) in der Ausbreitungsrichtung fortpflanzen bzw. verschieben oder ausbreiten. Die einzelnen Teilchen im Ausbreitungsmedium, Atome oder Moleküle, schwingen hierbei in Richtung der Ausbreitung um den Betrag der Amplitude hin und her. Nach dem Durchlauf der Schwingung bewegen sich die Teilchen wieder an ihre Ruhestellung, die Gleichgewichtslage, zurück. Die Leistung einer Longitudinalwelle ist proportional zum Quadrat der Amplitude oder der Druckspannung, siehe auch Schalldruck und Schallschnelle. Longitudinalwellen haben im gleichen festen Medium eine höhere Geschwindigkeit als Transversalwellen des gleichen Typs bei ansonsten gleichen Parametern. Transversalwelle[Bearbeiten] → Hauptartikel: Transversalwelle Wellen, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen, werden als Transversal-, Quer-, Schub- oder Scherwellen bezeichnet. Nur Transversalwellen können polarisiert sein. Beispiele sind elektromagnetische Wellen, Gravitationswellen, Biegewellen und Plasmawellen. Auch Schallwellen im Festkörper und seismische Wellen können sich bei geeigneter Materialbeschaffenheit als Transversalwelle fortpflanzen. Wasserwellen sind als Oberflächenwellen in der Regel eine Mischform aus Longitudinal- und Transversalwellen, können aber als stehende Welle (Seiche) auch als reine Transversalwelle auftreten. Sie bilden entweder Schwere- oder Kapillarwellen oder eine Übergangsform zwischen beiden. Nach Medium[Bearbeiten] Bei mechanischen Wellen, die ein schwingfähiges Medium benötigen, um sich ausbreiten zu können, kann weiter unterschieden werden in akustische Wellen und elastische Wellen. Elastische Wellen besitzen sowohl longitudinale (P-Wellen) als auch transversale (S-Wellen) Komponenten, während sich akustische Wellen nur aus longitudinalen Anteilen (P-Welle) zusammensetzen. Daher können sich akustische Wellen in gasförmiger, flüssiger und fester Materie ausbreiten, während transversale Wellen zur Ausbreitung ausreichend großen Schermodule benötigen und sich deswegen nur in fester Materie fortpflanzen.[1][2] Des Weiteren können Wellen unterschieden werden, die an kein Medium gebunden sind, wie Materiewellen (nach der Theorie von Louis de Broglie hat ein sich bewegendes Teilchen auch eine Wellenlänge, die bei entsprechendem Versuchsaufbau auch nachgewiesen werden kann) und Wahrscheinlichkeitswellen, die im Rahmen der Quantenphysik die Zustände von physikalischen Systemen beschreiben, oder Gravitationswellen, welche Raumzeit quer zu ihrer Ausbreitungsrichtung stauchen und strecken.