Wellenbandversuch
Physik
Basiswissen
Ein Wellenband bildet eine greif- und sichtbare Welle aus: man erkennt gut, dass die Geschwindigkeit der Welle mit der Spannung ansteigt. Der Zusammenhang zwischen den Schwingung einzelner Oszillatoren und deren Ausbreitung im Raum (Welle) wird deutlich.
1. Schritt
- Vertraut machen:
- Das Wellenband liegt in der Kiste 28 ↗
- Spanne das Wellenband an einer Seite in einen Schraubstock ein.
- Ziehe es dann am Holz auf der gegenüberliegenden Seite stramm.
- Tippe dann von oben auf einen der Schaschlik-Stäbe.
- Man wird dann eine Welle beobachten, die sich am Band ausbreitet.
- Je straffer man das Band zieht desto schneller ist die Welle.
- Lege ein Versuchsblatt mit einer Skizze des Bandes an.
- Notiere Länge und Anzahl der Stäbe (283).
2. Schritt
- Frequenz:
- Jeder der 283 Stäbe ist ein Oszillator ↗
- Wenn sich eine Seite einmal von oben bis wieder nach oben bewegt hat, ...
- dann war das eine Schwingung dieses Oszillators.
- Die Frequenz dieses Oszillators ist der Welle zugeodnet.
- Miss die Dauer für eine Schwingung mit einer Stoppuhr.
- Nutze dabei eventuell mehrere Schwingungen und bilde den Durchschnitt.
- Die Dauer einer Schwingung heißt Periodendauer.
- Der Kehrwert der Periodendauer ist die Frequenz.
- Frequenz in Herzt meint: Schwingungen pro Sekunde.
- Notiere sie auf einem Versuchsblatt.
3. Schritt
- Ausbreitungsgeschwindigkeit:
- Man kann den Fortgang der Welle recht gut sehen.
- Das ganze Band ist etwa 5,50 cm lang.
- Bestimme mit der Stoppuhr die Ausbreitungsgeschwindigkeit ↗
4. Schritt
- Wellenlänge:
- Versuche am Wellenband diese Wellänge zu erkennen.
- Berechne die Wellenläge über die lf-Formel ↗
Alternativer Versuch
In manchen öffentlichen Schwimmbädern sind Leinen zum Abtrennen der Schwimmbahnen gespannt. Sind die Leinen ausreichend straff gespannt, kann man manche der oben beschriebenen Phänomene dort gut nachstellen: man platziere sich nah am Beckenrand, dort wo die Leinen an einer Wand festgemacht sind. Dann zieht man ruckartig und weit die Leine zur Seite weg. Man wird dann beobachten können, wie sich diese Auslenkung über die gesamte Schwimmbadlänge ausbreitet, an der gegenüberliegenden Wand abprallt und wieder zurückkommt. In einem 25-Meter-Becken betrug die Geschwindigkeit rund 10 Meter pro Sekunde.
