Schwingungen und Wellen

Schwingungen und Wellen sind allgegenwärtige physikalische Phänomene, die von schwingenden Pendeln bis hin zu Lichtwellen reichen. Sie bilden die Grundlage für zahlreiche Anwendungen in Wissenschaft und Technik. In den folgenden Kapiteln erfährst du alles über die grundlegenden Prinzipien, mathematischen Beschreibungen und praktischen Beispiele. Ob harmonische Schwingungen, Polarisation oder die Überlagerung von Wellen – dieses Wissen ist nicht nur für den MedAT entscheidend, sondern auch im Alltag nützlich.

Pendel

Das Kapitel Pendel beleuchtet die Kräfte und Bewegungen eines schwingenden Pendels, wie z. B. Gravitationskraft und Spannkraft. Es erklärt die Periodendauer und Frequenz und zeigt, wie sich Energie zwischen kinetischer und potentieller Form austauscht.

Harmonische Schwingungen

Hier lernst du, wie harmonische Schwingungen durch eine Sinusfunktion beschrieben werden und wie Amplitude, Frequenz und Phasenverschiebung miteinander zusammenhängen. Anschauliche Beispiele, wie das Fadenpendel, machen die Theorie greifbar.

Gedämpfte Schwingungen

Dieses Kapitel beschreibt Schwingungen, deren Amplitude durch Energieverluste abnimmt. Die mathematische Darstellung mittels Exponential- und Sinusfunktionen wird erklärt, ebenso wie die Rolle von Dämpfungskoeffizient und Energieumwandlung.

Elementarwellen

Die Grundlagen der Wellenbewegung werden anhand von Elementarwellen und dem Huygens’schen Prinzip erläutert. Du lernst, wie sich Wellenfronten bilden und ausbreiten, unterstützt durch das Konzept der Einhüllenden.

Harmonische Wellen

Hier wird der Übergang von Schwingungen zu Wellen beleuchtet, inklusive der mathematischen Beschreibung von harmonischen Wellen. Beispiele wie Schall- und Lichtwellen verdeutlichen die Bedeutung in der Praxis.

Überlagerung von Wellen

Das Kapitel behandelt die Interferenz von Wellen und unterscheidet zwischen konstruktiver und destruktiver Interferenz. Du erfährst, wie Phasenlagen die resultierende Welle beeinflussen, z. B. bei Schall- oder Lichtwellen.

Polarisation

Abschließend wird die Polarisation von Transversalwellen erklärt, mit Fokus auf elektromagnetische Wellen. Praktische Anwendungen wie polarisierende Sonnenbrillen und Polarisationsfilter verdeutlichen das Thema.