Physik-LK · Skript 2 · Wellen

Seilwelle: Reflexion am Ende

Am Ende eines Seils läuft eine Welle nicht einfach weiter, sie wird reflektiert. Was zurückkommt, hängt vom Ende ab: An einem festen Ende springt die Phase um π, am losen Ende nicht. Unterwegs addieren sich die Auslenkungen, und die Wellen laufen danach ungestört weiter.

So gehst du vor

1Wähle das Ende. Tippe „Berg schicken“ oder bewege den blauen Punkt links mit dem Finger auf und ab.
2Beobachte, was am Ende geschieht und was zurückkommt. Mit dem langsameren Tempo oder „Anhalten“ siehst du es genauer.
3Grün gestrichelt läuft die einlaufende Welle, braun die reflektierte. Das Seil selbst ist ihre Summe.
4Lies rechts ab, wie weit sich das Seilende auslenkt.
5Schalte zum Schluss die Dauerschwingung ein: Aus einlaufender und reflektierter Welle wird eine stehende Welle.

Ende des Seils

Ausbreitungsgeschwindigkeit c

1,0 ms

Pulshöhe

2,0 cm

Dauer des Pulses

0,6 s

Frequenz der Dauerschwingung f

1,0 Hz

Seilende jetzt

0,0 cm

Seilende größter Wert

0,0 cm

Rechnung

Laufzeit bis zum Ende: Lc = 3,00 s

hin und zurück: 2 Lc = 6,00 s

Länge des Pulses: c · τ = 0,60 m

Dauerschwingung: λ = cf = 1,00 m, Knotenabstand λ2 = 0,50 m

Die weißen Punkte sind Seilteilchen: Sie bewegen sich nur auf und ab, die Welle läuft durch sie hindurch. Das linke Ende reflektiert hier nicht: Die Hand nimmt die zurückkommende Welle auf, sonst würde das Bild schnell unübersichtlich.

Aufträge

Schicke einen Berg zum festen Ende und dann zum losen Ende. Was kommt jeweils zurück? Beschreibe das mit dem Phasensprung.
Halte die Bewegung an, wenn der Puls gerade am Ende ankommt, und sieh dir die beiden gestrichelten Kurven an. Warum bleibt das feste Ende in Ruhe? Wie groß wird die Auslenkung am losen Ende im Vergleich zur Pulshöhe?
Stelle c = 1,0 ms ein. Wie lange braucht der Puls hin und zurück? Miss mit der Zeitanzeige. Wiederhole mit c = 2,0 ms.
Festes Ende: Schicke einen Berg und gleich danach einen zweiten. Der erste kommt als Tal zurück und trifft den zweiten. Halte an, wenn beide genau aufeinanderliegen. Was siehst du, und was passiert danach?
Erzeuge mit dem Finger einen unsymmetrischen Puls (schnell hoch, langsam zurück). Welche Flanke läuft vorn, und welche vorn, nachdem er reflektiert wurde?
Schalte die Dauerschwingung mit f = 1,0 Hz bei c = 1,0 ms ein. Warte, bis die Welle zurückgekommen ist. Wo liegen die Knoten? Vergleiche festes und loses Ende.

Theorie: Wellen-Skript, Abschnitte „Wellen durchdringen sich ungestört“, „Reflexion am festen und am losen Ende“ und „Entstehung“ (stehende Wellen).