Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 1 Physik fr Mediziner und Zahnmediziner Vorlesung
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Folie 2
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 2 Beschreibung von Wellen Idealerweise nur rauf und
runter Bei allen Wellen findet in x-Richtung keine Netto-Bewegung
statt. Wir hatten (time only): T= Periodendauer Analog knnen wir
definieren (space only): = Wellenlnge
Folie 3
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 3 Beschreibung von Wellen Damit ergibt sich (space
and time): Wo liegen die Maxima? (Remember: sin(a) = max wenn a=
/2) Fr x=0 ist das erste Maximum bei t m1 =T/4 und das nchste bei t
m2 =2 +T/4. Fr t=0 ist das erste Maximum bei x m1 = /4 und das
nchste bei x m2 =2 + /4. D.h. fr t=T oder fr x= legen wir jeweils
eine Vollperiode zurck. (Zur bung: Wenn t=T/2 ist, was mu x sein
damit dort ein Maximum liegt?)
Folie 4
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 4 von der Schwingung zur Welle elastisches Medium:
Auslenkung aus der Gleichgewichtslage pflanzt sich im Raum fort
Trgheit und Elastizitt: ausgelenkte Teilchen pendeln um ihre
Ruhelage Wellen sind zeitlich und rumlich periodische Vorgnge
zeitliche Perioderumliche Periode SchwingungT=1/f Schwingungsdauer
--y(t)=y 0 sin(t) WelleT=1/f Schwingungsdauer 2 /k Wellenlnge
y(x,t)=y 0 sin(t+kx)
Folie 5
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 5 Von der Schwingung zur Welle Wie schnell bewegt
sich ein Partikel auf und ab? im Vergleich zu: Wie schnell scheint
er sich nach rechts oder links zu bewegen? L-frmiger Schlitz
Folie 6
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 6 Welle: zeitlich und rumlich periodischer Vorgang
Zeit t=0 (Foto) Auslenkung (Elongation) Ort (x)
Folie 7
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 7 Welle: zeitlich und rumlich periodischer Vorgang
Zeit t=T/4 (Foto) Auslenkung (Elongation) Ort (x)
Folie 8
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 8 Welle: zeitlich und rumlich periodischer Vorgang
Zeit t=T (Foto) Auslenkung (Elongation) Ort (x)
Folie 9
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 9 Welle: zeitlich und rumlich periodischer Vorgang
Zeit t=T (Foto) Auslenkung (Elongation) Ort (x) Welle legt in t=T
(eine Periode) den Weg x= (eine Wellenlnge) zurck.
Folie 10
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 10 Welle: zeitlich und rumlich periodischer Vorgang
Welle legt in t=T (eine Periode) den Weg x= (eine Wellenlnge)
zurck. Ausbreitungsgeschwindigkeit c der Welle Heit auch
Phasengeschwindigkeit: Bem.: beim bergang zwischen verschiedenen
Medien ndern sich Wellenlnge und Ausbreitungsgeschwindigkeit; die
Frequenz bleibt konstant (erzwungene Schwingung!) Wir erinnern uns:
Bei allen Wellen findet in x-Richtung keine Netto-Bewegung statt. c
beschreibt also nur die Bewegung der Welle (z.B. die der Maxima!),
deswegen Phasengeschwindigkeit
Folie 11
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 11 Versuch Federwellen
Folie 12
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 12 longitudinal und transversal transversal:
Auslenkung und Ausbreitung senkrecht zu einander; Bsp.: Licht
longitudinal: Auslenkung und Ausbreitung parallel zu einander;
Bsp.: Schall in Gasen und Flssigkeiten longitudinal
transversal...Experiment im Hrsaal
Folie 13
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 13 Schallwellen...rumlich und zeitlich periodische
Druck- und Dichteschwankungen periodisch vernderliche Gren bei
Schallwellen: Druck Dichte Schallschnelle
Folie 14
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 14 Versuch: stehende Wellen mit Gummiband
Folie 15
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 15 Stehende Welle Eine stehende Welle (schwarz) als
berlagerung zweier Wellen; die Wellenknoten sind rot dargestellt.
Skizziert sind hinlaufende und reflektierte Welle in Rot bzw. Blau.
Seilwelle Eine stehende Welle entsteht aus der berlagerung zweier
gegenlufig fortschreitender Wellen gleicher Frequenz und gleicher
Amplitude. Die Wellen knnen aus zwei verschiedenen Erregern stammen
oder durch Reflexion einer Welle an einem Hindernis entstehen. Als
Folge sieht man gar keine fortschreitende Welle mehr, sondern das
System vollfhrt eine Schwingung, bei der bestimmte Stellen in Ruhe
bleiben (Wellenknoten oder Schwingungsknoten), whrend andere mit
groer Amplitude hin und her schwingen (Wellenbuche oder
Schwingungsbuche).
Folie 16
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 16 Messung der Wellenlnge Wenn die Welle steht, dann
ist hier der Knoten Dasselbe gilt auch fr eine longitudinale Welle!
Bauch
Folie 17
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 17 Messung der Wellenlnge Versuch:Kundtsche Rohr
Folie 18
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 18 Messung der Wellenlnge Die Schallgeschwindigkeit
in der Luft ist etwa konstant! Warum verndert sich die Lage der
Knoten, wenn man die Frequenz f erhht? Wenn c=const, dann: f gro
ergibt klein (und umgekehrt)
Folie 19
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 19 Schallwellen...rumlich und zeitlich periodische
Druck- und Dichteschwankungen periodisch vernderliche Gren bei
Schallwellen: Druck Dichte Schallschnelle, das Aufwirbeln der
Korkpartikel
Folie 20
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 20 ein einfaches Bild... Die Geschwindigkeit der
Bewegung der einzelnen Teilchen entspricht der Schallschnelle.
Diese hat nichts mit der Schallgeschwindigkeit c (der
Phasengeschwindigkeit) zu tun! Schallschnelle
Folie 21
Prof. F. Wrgtter (nach M. Seibt) -- Physik fr Mediziner und
Zahnmediziner 21 die Druckschwankungen mittlerer Luftdruck: 10 5 Pa
(=1bar) Hrschwelle bei 1kHz: 20 Pa Schmerzgrenze: 100Pa periodische
Druckvariationen
