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Grundwissen

Schallwellen

Das Wichtigste auf einen Blick

In idealen Flüssigkeiten und Gasen breitet sich Schall nur in Form von Längswellen (Longitudinalwellen) aus. Störungen werden über die Stöße der Teilchen weitergegeben.

In Festkörpern kann sich Schall in Form von Längswellen (Longitudinalwellen) und Querwellen (Transversalwellen) ausbreiten. Störungen werden über die Kopplungskräfte der Teilchen weitergegeben.

Schall kann reflektiert, gebrochen und gebeugt werden. Diese Tatsachen deuten darauf hin, dass sich Schall in Form von Wellen ausbreitet. Ein untrügliches Zeichen für den Wellencharakter des Schalls ist das Auftreten von Interferenzerscheinungen (z.B. stehende Schallwellen oder Zwei-Quellen-Interferenz bei Lautsprechern). Die folgenden Animationen zeigen die möglichen Arten der Ausbreitung von Schallwellen in verschiedenen Medien.

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Abb. 1 Ausbreitung einer Longitudinalwelle in einem Gas oder einer Flüssigkeit

In idealen Flüssigkeiten und Gasen stoßen die einzelnen Teilchen ständig gegeneinander. Die Anregung durch eine Schallquelle wie z.B. einen Lautsprecher pflanzt sich aufgrund dieser Stöße in die Richtung der Anregung fort (Längs- oder Longitudinalwelle), bis sie schließlich auf einen Schallempfänger wie z.B. unser Ohr trifft.

Da in idealen Flüssigkeiten und Gasen die einzelnen Teilchen frei gegeneinander verschiebbar sind, kann man die Kopplungskräfte zwischen den Teilchen vernachlässigen. Somit ist die Ausbreitung des Schalls in Form von Querwellen (Transversalwellen) in diesen Medien nicht denkbar.

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Abb. 2 Ausbreitung einer Longitudinalwelle in einem Festkörper
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Abb. 3 Ausbreitung einer Transversalwelle in einem Festkörper

In der folgenden Animation zeigen wir dir im Detail, wie sich Longitudinal- und Transversalwellen in Festkörpern aufgrund er hier wirkenden Kopplungskräfte zwischen den Teilchen ausbreiten.

Die Dehnung bzw. Stauchung der Federn im Modell ist ein Maß für die Stärke der Kopplungskräfte zwischen den Teilchen. In der Animation kann man sehen, dass die Kopplungskräfte in Richtung der Longitudinalwelle größer sind als in Richtung der Transversalwelle. Wo größere Kräfte wirken, treten auch größere Beschleunigungen auf. Somit ist auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Longitudinalwelle größer als die der Transversalwelle. Diese Tatsache lässt sich auch bei Erdbebenwellen beobachten.