Dieser Artikel erklärt, was Longitudinalwellen in der Physik sind und welche Eigenschaften sie haben. Hier finden Sie die Definition einer Longitudinalwelle, Beispiele für Longitudinalwellen und die Gleichung einer Longitudinalwelle.
Was ist eine Longitudinalwelle?
Eine Longitudinalwelle ist eine Welle, bei der die oszillierende Bewegung der Teilchen im Medium in der gleichen Ausbreitungsrichtung der Welle erfolgt. Mit anderen Worten: Bei einer Longitudinalwelle bewegen sich die Teilchen im Medium in Längsrichtung.
Schallwellen sind beispielsweise Longitudinalwellen, da bei dieser Art von Wellen die Bewegung des Mediums parallel zur Ausbreitung der Welle verläuft.
Mechanische Longitudinalwellen werden auch Kompressionswellen oder Kompressibilitätswellen genannt, da sie beim Durchgang durch ein Medium Kompression und Verdünnung erzeugen.
Eigenschaften einer Longitudinalwelle
Die Eigenschaften oder Teile einer Longitudinalwelle sind:
- Wellenlänge (λ) : ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden äquivalenten Punkten auf der Welle.
- Zyklus oder Schwingung : Es ist der Weg der Welle von einem Punkt zum nächsten äquivalenten Punkt. Daher durchläuft die Longitudinalwelle während eines Zyklus einmal die Expansionsphase und einmal die Kompressionsphase.
- Amplitude (A) : ist der Abstand, die maximale Ausdehnung der Welle und ihre Gleichgewichtsposition.
- Periode (T) : ist die Zeit, die die Longitudinalwelle benötigt, um eine vollständige Schwingung durchzuführen.
- Frequenz (f) : ist die Anzahl der Schwingungen oder Vibrationen, die die Welle pro Zeiteinheit erzeugt.
- Winkelfrequenz (oder Pulsation) (ω) : Dies ist die Geschwindigkeit, mit der die Welle schwingt.
- Ausbreitungsgeschwindigkeit (v) : Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Welle ausbreitet.
Beispiele für Longitudinalwellen
Nachdem wir nun die Definition einer Longitudinalwelle kennen, werden wir uns einige Beispiele dieser Art von Welle ansehen, um das Konzept besser zu verstehen.
Beispiele für Longitudinalwellen:
- Eine Schallwelle.
- Eine Welle, die sich beim Schwingen über die Länge einer Feder ausbreitet.
- Durch Erdbeben erzeugte seismische Wellen.
- Druckwellen.
Formel einer Longitudinalwelle
Eine Longitudinalwelle wird durch die Formel y(x,t) = A sin(k x – ω t + φ 0 ) beschrieben. Diese Gleichung wird auch zur Beschreibung anderer Wellentypen verwendet. In der Longitudinalwellenformel entspricht y(x,t) jedoch der horizontalen Verschiebung relativ zur Gleichgewichtsposition und nicht der vertikalen Verschiebung.
Gold:
-
stellt die horizontale Verschiebung des Punktes in der Longitudinalwelle relativ zu seiner Gleichgewichtsposition dar.
-
ist die Amplitude der Verschiebung der Longitudinalwelle.
-
ist der Abstand vom untersuchten Punkt zur Wellenquelle.
-
ist die Wellenzahl.
-
ist die Kreisfrequenz oder Pulsation.
-
ist der Moment der Zeit.
-
ist die Anfangsphase der Welle.
Beachten Sie, dass die Wellenzahl und die Winkelfrequenz einer Longitudinalwelle mit den folgenden Formeln berechnet werden:
![\begin{array}{c}k=\cfrac{2\pi}{\lambda}\\[4ex]\omega=\cfrac{2\pi}{T}=2\pi f\end{ tableau}](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bd9a9c86ac7bfe615da6e49025b8b40f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Gold:
-
ist die Wellenzahl.
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ist die Wellenlänge.
-
ist die Kreisfrequenz oder Pulsation.
-
ist der Punkt.
-
ist die Frequenz.
Longitudinalwelle und Transversalwelle
Abschließend werden wir sehen, was der Unterschied zwischen einer Longitudinalwelle und einer Transversalwelle ist, da es sich um zwei in der Physik sehr häufige Wellentypen handelt.
In der Physik ist eine Transversalwelle eine Wellenart, bei der die Störung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle verläuft.
Daher ist der Unterschied zwischen einer Longitudinalwelle und einer Transversalwelle die Richtung der Störung. Bei einer Longitudinalwelle breitet sich die Störung in derselben Richtung wie die Welle aus, während sich die Störung bei einer Transversalwelle in einer Richtung senkrecht zur Welle ausbreitet.