Mechanik

Mechanische Wellen

Stehende Querwellen

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Stehende Querwellen

Ziel des Versuchs ist es, an einem Gummiseil stehende Querwellen zu erzeugen und sowohl Grund- als auch Oberschwingungen darzustellen.

Aufbau und Durchführung

Ein Gummiband wird (nicht zu straff) in den Klemmplatten mit Stiel befestigt. Gut geeignet ist z.B. weißer Hosengummi der in gleichen Abständen mit Filzstift schwarz markiert wurde.

Durch die richtige Höheneinstellung des Motors wird das Seil durch den Exzenter zu Schwingungen angeregt.

Man beginnt bei niederen Frequenzen und erhöht diese sehr langsam.

Die Beleuchtung mit dem Stroboskop (wesentlich höhere Frequenz als Motorfrequenz) aus einigen Metern Entfernung im nahezu abgedunkelten Raum lässt eine gute Beobachtung der sich ausbildenden stehenden Welle zu.

Beobachtung

Bei bestimmten Anregungsfrequenzen bilden sich ausgeprägte Schwingungszustände aus:

Erklärung

Es kommt zu konstruktiver Überlagerung, wenn die Welle nach der Reflexion an A und an B (Hin- und Rücklauf) mit der vom Excenter neu angeregten Welle in Phase ist.

Hinweise

Der Begriff stehende Welle ist schlecht gewählt, da hier kein Energietransport in den Raum hinaus erfolgt.

Ein dem beschriebenen Versuch analoges Experiment lässt sich als Freihandversuch durchführen: Anstelle des Gummibandes verwendet man die lange Feder (z.B. Slinky-Feder), welche z.B. an einer Seite an der Türklinke befestigt ist oder von einer zweiten Person gehalten wird. Die Anregung erfolgt mit der Hand. Die Erzeugung der 2. Oberschwingung erfordert dabei etwas Geschick.

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