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Aufgabe

Stehende Schallwelle

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

In einem geschlossenen Glaszylinder wird eine stehende Schallwelle der Frequenz \(f = 4{,}4\,\rm{kHz}\) durch Reflexion an festen Enden erzeugt. Die Schallgeschwindigkeit betrage \(c = 335\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}\).

Berechne den Abstand, den die Enden des Glaszylinders mindestens haben müssen.

Gib auch an, welche Abstände sie haben können.

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Mit \(f = 4{,}4\,\rm{kHz}=4{,}4 \cdot 10^3\,\rm{Hz} \) und \(c = 335\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}\) nutzen wir die Formel zur Berechnung der Wellenlänge\[\lambda = \frac{c}{f}\]Einsetzen der gegebenen Werte liefert (bei zwei gültigen Ziffern Genauigkeit)\[\lambda = \frac{335\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}}}{4{,}4 \cdot 10^3\,\rm{Hz}}=7{,}6\cdot 10^{-2}\,\rm{m}\]Da bei einer stehenden Welle mit zwei festen Enden die Grundschwingung bei \(L=\frac{\lambda}{2}\) auftritt, ergibt sich für die Mindestlänge des Glaszylinders\[L=\frac{7{,}6\cdot 10^{-2}\,\rm{m}}{2}=3{,}8\cdot 10^{-2}\,\rm{m}=38\,\rm{mm}\]Der Glaszylinder kann als Länge auch Vielfache von \(38\,\rm{mm}\) haben, also z.B. \(76\,\rm{mm}\), \(114\,\rm{mm}\) ... .

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Mechanische Wellen