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Physik Step 58 (neu)

Lernkarten zu Step 58 des Grundlagenfachs Physik: Wellen beschreiben (Auslenkung, Amplitude, Periode, Frequenz, Wellenlänge, c = λ ⋅ f, Echo).

Lernkarten zu Step 58 des Grundlagenfachs Physik: Wellen beschreiben (Auslenkung, Amplitude, Periode, Frequenz, Wellenlänge, c = λ ⋅ f, Echo).

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R. H.
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R. H.
Cartes-fiches
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Langue
Allemand
Catégorie
Physique
Niveau
Collège
Créé / Mis à jour
23.10.2026 / 23.10.2026
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Cartes-fiches

Was ist eine Welle?

Eine Schwingung, die sich im Raum ausbreitet: Schwingungsform und Energie wandern weiter, die einzelnen Teilchen schwingen nur um ihre Ruhelage und wandern nicht mit (ein Korken hüpft nur an Ort und Stelle auf und ab).

Was ist der Unterschied zwischen Auslenkung y und Amplitude A?

Auslenkung (Elongation) y: momentaner, vorzeichenbehafteter Abstand von der Ruhelage – ändert sich ständig. Amplitude A: grösste auftretende Auslenkung – ein fester Wert.
Was sind Periode T und Frequenz f, und wie hängen sie zusammen?

Periode T: Zeit für eine vollständige Schwingung (in s). Frequenz f: Anzahl Schwingungen pro Sekunde (in Hz, 1 Hz = 1/s). Es gilt f = 1/T bzw. T = 1/f.

Wie viele Schwingungen N finden in der Zeit t statt?

N = f ⋅ t – z. B. f = 2,5 Hz und t = 20 s: N = 2,5 1/s ⋅ 20 s = 50 Schwingungen

Ein Korken führt in 10 s genau 5 vollständige Schwingungen aus. Wie gross sind Periode und Frequenz?

T = 10 s / 5 = 2,0 s; f = 1/T = 1 / 2,0 s = 0,50 Hz

Wie liest man Amplitude und Periode aus einem y-t-Diagramm ab?

Amplitude A: grösster senkrechter Ausschlag von der Nulllinie bis zum Berg. Periode T: waagrechter Abstand von Berg zu Berg (nicht Berg zu Tal – das wäre nur eine halbe Schwingung). Kästchen abzählen und mit dem Wert pro Kästchen multiplizieren.
Wo ist ein schwingender Punkt am schnellsten, und wo steht er still?

Im Nulldurchgang (Ruhelage, y = 0) ist er am schnellsten – die Kurve ist dort am steilsten. In den Umkehrpunkten (grösste Auslenkung ±A) steht er für einen Moment still, v = 0.

Ein ruhender Korken wird von einer Welle erfasst, deren Berg zuerst ankommt. Wohin bewegt er sich zuerst?

Nach oben: Er wird vom ankommenden Berg angehoben, erreicht den oberen Umkehrpunkt und fällt dann ins nachfolgende Tal.

Was ist die Wellenlänge λ?

Der Abstand zweier benachbarter Stellen im gleichen Schwingungszustand, z. B. von Wellenberg zu Wellenberg – eine räumliche Länge, gemessen in Metern.

Worin unterscheiden sich Periode T und Wellenlänge λ grundsätzlich?

T ist eine Zeit (Sekunden): wie lange ein Teilchen für eine Schwingung braucht. λ ist eine Strecke (Meter): wie lang eine volle Welle im Raum ist.
Welche charakteristischen Grössen beschreiben eine Welle?

Amplitude A, Periode T bzw. Frequenz f = 1/T (zeitlich), Wellenlänge λ (räumlich) und Ausbreitungsgeschwindigkeit c.

Woran erkennst du, ob ein Wellen-Diagramm ein Orts- oder ein Zeit-Diagramm ist, und was liest man jeweils ab?

An der waagrechten Achse: Ort x (in m) → Orts-Diagramm, Momentaufnahme der ganzen Welle, man liest die Wellenlänge λ ab. Zeit t (in s) → Zeit-Diagramm, Schwingung eines einzelnen Teilchens, man liest die Periode T ab.

Was liest man aus einer Momentaufnahme (y-x-Diagramm) ab – und was nicht?

Ablesbar: Amplitude A (Nulllinie bis Berg), Wellenlänge λ (Berg zu Berg) und die Elongation eines Teilchens (y-Wert an seinem Ort x). Nicht ablesbar: die Periode T – dafür braucht es das Zeit-Diagramm.

Momentaufnahme: Berge bei x = 2,0 m und x = 6,0 m, höchster Punkt 4,0 cm über der Nulllinie, ein Teilchen ist gerade 2,0 cm ausgelenkt. Amplitude, Wellenlänge, Elongation?

A = 4,0 cm; λ = 6,0 m – 2,0 m = 4,0 m; Elongation des Teilchens y = 2,0 cm (seine momentane Auslenkung – kleiner als die Amplitude).
Wie lautet die Grundgleichung der Welle, und wie stellt man sie um?

c = f ⋅ λ = λ / T. Umstellungen: λ = c / f, f = c / λ, λ = c ⋅ T, T = λ / c

Warum gilt c = λ / T?

In einer Periode T vollführt jedes Teilchen genau eine Schwingung; in derselben Zeit ist die Welle um eine Wellenlänge λ weitergelaufen. Geschwindigkeit = Weg / Zeit = λ / T.

Eine Wasserwelle hat λ = 0,40 m und T = 0,50 s. Wie gross ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit?

c = λ / T = 0,40 m / 0,50 s = 0,80 m/s

Der Kammerton a' hat f = 440 Hz; Schall breitet sich in Luft mit c = 340 m/s aus. Wie gross ist die Wellenlänge?

λ = c / f = 340 m/s / 440 Hz = 0,773 m
Eine Erdbebenwelle läuft mit c = 6,0 km/s und hat λ = 4,0 km. Frequenz und Periode?

f = c / λ = 6,0 km/s / 4,0 km = 1,5 Hz; T = 1/f = 1 / 1,5 Hz = 0,67 s

Was bleibt beim Übergang einer Welle in ein anderes Medium gleich, und was ändert sich?

Die Frequenz f bleibt gleich (sie wird von der Quelle vorgegeben). Ändert sich die Geschwindigkeit c, passt sich die Wellenlänge an: λ = c / f – im langsameren Medium wird λ kürzer.

Wie bestimmt man die Ausbreitungsgeschwindigkeit ganz allgemein – auch für einen einzelnen Puls?

v = s / t: Weg der Wellenfront (oder eines Wellenbergs) durch die dafür benötigte Zeit. Ein einzelner Puls hat weder Frequenz noch Wellenlänge, deshalb ist c = f ⋅ λ dort nicht anwendbar.

Ein Puls läuft in 0,50 s um 6,0 m das Seil entlang. Wie schnell ist er, und wann erreicht er das 18 m entfernte Seilende?

v = s / t = 6,0 m / 0,50 s = 12 m/s; Laufzeit t = s / v = 18 m / 12 m/s = 1,5 s
Um welche Strecke verschiebt sich die Wellenform in der Zeit Δt? Beispiel: λ = 8,0 m, T = 0,40 s, Δt = 0,30 s.

Δx = v ⋅ Δt mit v = λ / T = 8,0 m / 0,40 s = 20 m/s → Δx = 20 m/s ⋅ 0,30 s = 6,0 m

Echolot: Das Echo vom Meeresboden kommt nach t = 0,80 s zurück, Schall im Wasser v = 1500 m/s. Wie tief ist das Wasser, und warum steht der Faktor ½ in der Formel?

d = v ⋅ t / 2 = 1500 m/s ⋅ 0,80 s / 2 = 600 m. Die gemessene Zeit gehört zum Hin- und Rückweg (2d) – gesucht ist nur der halbe Weg.

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