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Wellen

Zehn Standardaufgaben zum Reproduzieren quer durch das Kapitel Wellen: Formel kennen, Werte einsetzen, ausrechnen. Das sind die sicheren Punkte in jeder Klausur.

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Aufgabenblock — AFB I

Diese Übung deckt alle Unterkapitel des Themas „Wellen“ ab. Sie lösen 10 Standardaufgaben der Anforderungsstufe AFB I (Reproduzieren) — also: Formel kennen, Werte einsetzen, ausrechnen, Begriffe benennen. Diese Aufgaben sind die sicheren Punkte in jeder Klausur. Zu jeder Aufgabe gibt es bei Bedarf eine Formel-Erinnerung und eine ausgeschriebene Lösung. Dezimalkomma verwenden, Einheiten immer mitdenken.

A1
Wellenbegriff — was wandert, was bleibt?
AFB I

Ein Korken schwimmt auf einer Wasserwelle. Er wippt auf und ab, treibt aber nicht davon.

a) Welche Größe transportiert die Welle von Ort zu Ort? (ein Wort)
b) Ein Teilchen schwingt mit der Frequenz f = 4,0 Hz. Berechnen Sie die Periodendauer T.

s
Merksatz: „Die Welle transportiert Energie, nicht Materie.“ Zeitlicher Takt: f = 1/T, also umgestellt T = 1/f.
Lösung anzeigen
a) Die Welle transportiert Energie. Die Teilchen schwingen nur um ihre Ruhelage — es gibt keinen Materietransport.
b) T = 1/f = 1/4,0 Hz = 0,25 s
A2
Wellengeschwindigkeit — c = λ · f
AFB I

Auf einem gespannten Seil läuft eine Welle mit der Wellenlänge λ = 1,5 m und der Frequenz f = 8,0 Hz.

gegeben: λ = 1,5 m · f = 8,0 Hz  |  gesucht: c
m/s
Ausbreitungsgeschwindigkeit: c = λ / T = λ · f. Einheitenprobe: m · 1/s = m/s. Ein Hertz ist nichts anderes als 1/s.
Lösung anzeigen
c = λ · f = 1,5 m · 8,0 1/s = 12 m/s
λ = 1,5 m f = 8,0 Hz
Seilwelle: λ von Berg zu Berg
A3
Transversal oder longitudinal?
AFB I

Benennen Sie die Wellenart. Antworten Sie jeweils mit transversal oder longitudinal.

Merkregel: Transversal = quer (senkrecht zur Ausbreitung) · Longitudinal = längs (parallel zur Ausbreitung, mit Verdichtungen und Verdünnungen).
Lösung anzeigen
a) Schall ist longitudinal: Die Luftteilchen schwingen längs zur Ausbreitungsrichtung, es entstehen Verdichtungen und Verdünnungen. Deshalb braucht Schall ein Medium und breitet sich im Vakuum nicht aus.
b) Licht ist transversal: Die Schwingung liegt senkrecht zur Ausbreitungsrichtung — Licht kommt daher auch durchs Vakuum.
quer — transversal längs — longitudinal
Schwingungsrichtung entscheidet
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Ablese-Trainer — λ, T und Amplitude

Beide Diagramme einer harmonischen Welle sehen aus wie ein Sinus — der Unterschied steckt allein in der waagerechten Achse. Trainieren Sie hier das Ablesen: Erst die Achse lesen, dann die Strecke messen. Der Trainer stellt vier Fragen und schaltet dabei zwischen Momentaufnahme (y–x) und Oszillogramm (y–t) um.

Welche Strecke gehört zu welcher Größe?

Klicken Sie die passende Strecke A, B oder C im Diagramm an. Mit der Tastatur: mit Tab oder den Pfeiltasten zwischen den Strecken wechseln, mit Enter oder Leertaste auswählen.

Momentaufnahme (y–x) Frage 1 von 4

Klicken Sie die Strecke an, die die Wellenlänge λ angibt.

y Ort x in m A B C

Bereit. Wählen Sie eine Strecke aus.

Wie war es?

Wie sicher fühlen Sie sich nach diesen 10 AFB-I-Aufgaben zum Thema Wellen?