DOWNLOAD. Physik kompetenzorientiert: Wellen. Physik III. Anke Ganzer. Downloadauszug aus dem Originaltitel: kompetenzorientierte Aufgaben

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1 DOWNLOAD Anke Ganzer Physik kopetenzorientiert: Wellen Anke Ganzer Bergedorfer Unterrichtsideen Downloadauszug aus de Originaltitel: 9./1. Klasse Physik III kopetenzorientierte Aufgaben Optik, Mechanik, Elektrizitätslehre, Atophysik, Schwingungen und Wellen

2 Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt de deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz i eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich aber nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung i Internet oder in (Schul-)Intranets oder einen weiteren koerziellen Gebrauch. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jede Fall der orherigen schriftlichen Zustiung des Verlages. Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich erfolgt.

3 Die echanischen Wellen 1. Entscheide, ob die Aussagen richtig oder falsch sind. Wenn du denkst, es handelt sich u eine falsche Aussage, dann berichtige diese. Aussage richtig falsch Die Aussage üsste richtig heißen: Breitet sich eine Schwingung i Rau aus, so ist das eine Welle. Die Teilchen schwingen stets in Ausbreitungsrichtung. Mit der Ausbreitung on Wellen erfolgt ein Energie- und Stofftransport. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist uso größer, je kleiner die Dichte des Körpers ist. Die Schallgeschwindigkeit ist on der Teperatur abhängig.. Johannes behauptet, dass Neil Arstrong bei seiner Mondlandung zwar eine Explosion auf der Oberfläche it den Füßen spürte, sie jedoch nicht hörte. Was sagst du dazu? Begründe e deine Antwort. 3. Bei Tauchen i Meer hört Olier Motorengeräusche. oreng räusc Er taucht auf, u das Boot zu sehen. en. Er kann es kau erkennen und nur leise e hören. Wieso konnte er die Motoren bei Tauchen so genau hören?. Es werden echanische und elektroagnetische Wellen unterschieden. Ordne folgende Beispiele. Mikrowelle, Wasserwelle, Ultrakurzwelle, Radarwellen, Seilwelle, Schallwelle, Erdbebenwellen, Infrarotlicht, Ultraschall Mechanische Wellen Elektroagnetische Wellen 1

4 Kenngrößen on Wellen 1. Sabrina hat Aussagen zu den Kenngrößen zusaengestellt. Doch leider sind ihr alle Zettel durcheinander gefallen. Sortiere und ergänze die Tabelle. Hz y λ Aplitude Periodendauer Geschwindigkeit, it der sich die Schwingung i Rau ausbreitet Physikalische Größe Forelzeichen Einheit Definition. Erittle aus den Diagraen und durch Berechnung die Kenngrößen der Wellen. a) y in t in s 1,6 3,,8 6, 8 9,6 11, 1, y in s in y ax = T = f = λ = = b) 6 y in 6 y in,,8 1, 1,6,,8 3, t in s s in y ax = T = f = λ = =

5 3. Eine Welle it einer Aplitude on 1 c und einer Wellenlänge on 6 breitet sich it einer Frequenz on 5 Hz aus. a) Stelle die Welle in eine y-t-diagra und in eine y-s-diagra dar. b) Zeichne in die Diagrae eine Welle gleicher Frequenz jedoch it doppelt so großer Ausbreitungsgeschwindigkeit.. Eine Welle it einer Aplitude on c und einer Wellenlänge on 1 breitet sich it einer Frequenz on,5 Hz aus. a) Stelle die Welle in eine y-t-diagra und in eine y-s-diagra dar. b) Zeichne in die Diagrae eine e Welle gleicher Wellenlänge jedoch it doppelt so großer Ausbreitungsgeschwindigkeit. gesch 5. I Experient ent fand Luisa heraus, dass sich ihre Seilwelle it 3 /s ausgebreitet hat. Verollständige Luisas Diagrae.,6 y in... = konstant... = konstant,,,,5 1 t in s,,6 3

6 Berechnungen on Wellen 1. Für die Berechnung echanischer Wellen erwendet an folgende Gleichung = λ f. Benenne die einzelnen Größen der Gleichung und stelle nach λ und f u.. Verollständige folgende Tabelle. in s λ in f in Hz, ,8 1,75 3. Wie groß ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle, wenn die Wellenlänge 5 c und die Periodendauer der Teilchen,8 s betragen und wie lange braucht die Welle für 5?. Der Kaerton a hat eine Frequenz on Hz. a) Berechne die Wellenlänge des Tones in der Luft, i Wasser und in Stahl. Tipp: Nutze ein Tafelwerk. b) Wie lange benötigt der Ton für eine Strecke on k in den erschiedenen Stoffen? c) Weshalb wird bei Synchronschwiern die Über- und Unterwasserusik zeitlich ersetzt gespielt?

7 5. Nicole und Ute schnorcheln und hören plötzlich einen Knall. Schnell tauchen sie auf und hören den Knall noch einal. In ca. 5 Meter Entfernung sehen sie die Folgen einer Explosion. a) Wie ist das öglich? b) Fertige eine Skizze an und trage alle bekannten Größen ein. c) Wie lange haben sie höchstens zu Auftauchen uche benötigt? 6. Die Wellenlänge lenlänge und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle eines Tsunais sind on der Wassertiefe abhängig. Die Periodendauer beträgt ungefähr 18 Minuten. a) Berechne die Frequenz der Welle. Achte auf die Einheit. b) Bestie zu jeder Wassertiefe e die Wellenlängen. Rechne zuerst u. Wassertiefe efe in Geschwindigkeit in k/h Geschwindigkeit in /s Wellenlänge in k c) Fasse zusaen und erollständige. Je flacher das Wasser, desto. d) Nach welcher Zeit trifft eine Tsunai-Welle auf die Küste, wenn sie 1 k or der Küste in 1 tiefe Wasser erkannt wird? 5

8 Eigenschaften on Wellen 1. In eine Gefäß it Wasser breitete sich eine gerade Welle in Abhängigkeit der Wassertiefe und den Hindernissen aus. Es entstand folgendes Bild. Benenne die unterschiedlichen Eigenschaften der Wellenausbreitung. flaches Wasser tieferes Wasser. Verallgeeinere ee ere und erollständige. Treffen fen Wellen auf einen Spalt oder ein Hindernis, dann breiten sie sich aus, dies nennt an.. Wenn Wellen auf eine Fläche treffen, dann werden sie. Der Einfalls- und der Reflexionswinkel sind dann. Überlagern sich ehrere Wellen kann es zur koen. en. Es entstehen ngebiete der und. Unter bestiten Voraussetzungen ändern Wellen ihre Ausbreitungsrichtung, die Wellen werden en dann. 3. Schreibe die Eigenschaften der Wellenausbreitung in die Kästchen und ordne die Beispiele zu. Verbinde. Echo Wasserwellen koen an einer flachen Sandbank an. Zwei Steine fallen gleichzeitig ins Wasser. Das Gespräch kann eine Person hinter einer Wand hören. 6

9 Schallwellen welche können wir hören? Ergänze in der folgenden Darstellung die Schallarten, die Frequenzen und die Wellenlängen für die Ausbreitung der Wellen in der Luft. Recherchiere selbstständig. Welchen Zusaenhang zwischen Wellenlänge und Frequenz erkennst du? Markiere Schallarten i Strahl farbig und die Bilder. Frequenz Wellenlänge 3, khz hörbarer Schall 16 Hz Zusaenhang zwischen der Frequenz und der Wellenlänge: 7

10 Lernzielkontrolle 1. Verollständige den Lückentext. Eine echanische Welle ist die i Rau. Voraussetzung für das Entstehen einer Welle sind das Vorhandensein on Teilchen und zwischen ihnen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit on Wellen ist o abhängig.. A Doinoday fallen die Steine wellenförig u. Ist die Bewegung der Steine eine Welle? Begründe deine Antwort. 3. Bestie die Kenngrößen folgender Welle. y in y in t in s,,8 1, 1,6,,8 3, s in y ax = T = f = λ = =. Eine Welle it einer Aplitude on breitet sich it einer Geschwindigkeit on 5 /s und einer Frequenz on 1 Hz i Rau aus. Stelle die Welle in den Diagraen dar. 5. Tobias behauptet, dass die Wellenlänge dieser Welle sich erdoppelt, wenn sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit erdoppelt. Beurteile seine Aussage. 8

11 6. Veröffentlichte Nachricht in einer regionalen Zeitung / Erdbeben Heute or 1 Jahren Genau 1 Jahre ist es her, dass ein schweres Erdbeben in Süddeutschland einen Sachschaden on rund 75 Reichsark anrichtete. Das Beben war in de 6 Kiloeter entfernten Braunschweig noch spürbar, obwohl die Bodenwelle nur eine Frequenz on,5 Hz hatte. Jedoch breitete sich die Welle ungefähr it 3 /s aus. a) Wie groß war die Wellenlänge der Erdbebenwelle? b) Wie lange benötigte die Welle, le, bis sie in Braunschweig spürbar r war? 7. Der Sportlehrer Herr M. steht zu Stoppen der Zeit bei 1-Meter-Lauf a Ziel. Wie iel später hört er den Knall der Klappe pe bei Start? 8. In welchen der Bilder ist der Vorgang der Wellenausbreitung falsch dargestellt? Korrigiere die Zeichnung. Benenne und beschreibe beide dargestellten Vorgänge. a) b) 9

12 Lösungen/Physik Wellen Die echanischen Wellen S Aussage richtig falsch Die Aussage üsste richtig heißen: Breitet sich eine Schwingung i Rau aus, so ist das eine Welle. X Die Teilchen schwingen stets in Ausbreitungsrichtung. X Teilchen können auch quer zur Ausbreitungsrichtung schwingen. (Longitudinal- und Transersalwellen) Mit der Ausbreitung on Wellen erfolgt ein Energie- und Stofftransport. X Eine Welle transportiert nur Energie. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist uso größer, je kleiner die Dichte des Körpers ist. X Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist uso größer, uso größer die Dichte des Körpers ist. Die Schallgeschwindigkeit ist on der Teperatur abhängig. X. Ja das ist richtig. Die Erschütterungen der Explosion breitet sich i Boden als Welle aus. Die Schallwelle kann sich nicht ausbreiten, da auf de Mond ein Vakuu herrscht, folglich fehlen die schwingungsfähigen Teilchen und ihre Kopplungskräfte. 3. Die Ausbreitung des Schalls ist on der Dichte des Körpers abhängig. Die Dichte der Luft ist kleiner als die des Wassers, folglich breitet sich der Schall unter Wasser iel besser aus.. Mechanische Wellen Elektroagnetische Wellen Wasserwelle Mikrowelle Seilwelle Ultrakurzwellerzwelle Schallwelle Radarwelle Erdbebenwelle Infrarotlicht Ultraschall Kenngrößen on Wellen S. 1. Physik. Größe Forelzeichen Einheit Definition Periodendauer T s Zeit für eine ollständige Schwingung Aplitude y ax c, axiale Auslenkung Frequenz f Hz Anzahl der Schwingungen pro Sekunde Elongation y c, Auslenkung zu einer bestiten Zeit Wellenlänge λ c, Ausbreitungsgeschwindigkeit gkeit s ; k h. a) y ax = 6 T = 9,6 s f =,1 Hz λ = 1 = 1,5 s b) y ax = T = 1, s f =,83 Hz λ = = s 3. a) b) gestrichelte Linie Abstand zweier benachbarter Teilchen i gleichen Schwingungszustand Geschwindigkeit, it der sich die Schwingung i Rau ausbreitet. 1,5 y in c 1,5 y in c 1 1,5,5,1,,3,,5 t in s,5 s in, ,5 1,5 1

13 Lösungen/Physik Wellen. a) b) gestrichelte Linie y in c ,5,5,75 1 1,5 3 5 s in 5 y in c 3 1 1,5 1 1,5,5 3 5 t in s 5.,6, y in,6, y in, t in s,5 1,,, 37,5 75 s in c,,6,,6 Berechnungen on Wellen S. 1. Ausbreitungsgeschwindigkeit; f Frequenz; λ Wellenlänge λ = f ; f = λ. in s λ in f in Hz 137,5,5 55 6, ,8 1,75 9,3 3. = λ f; =,5 1,5 Hz; =,65 s t = s ; t = 5 ; t = s. a) und b),65 s Luft: λ = 3 s t = s ; t = λ = ; ; t = 5,9 s f Hz 3 s Wasser: λ = ; λ = 15 s 3 f Hz t = s ; t = ; t = 1, s 15 s Stahl: λ = ; λ = 9 s 11,1 f Hz t = s ; t = ; t =,1 s 9 s c) Der Schall breitet sich i Wasser schneller als in der Luft aus. Die Zuschauer hören die Musik an der Luft und die Synchronschwier i Wasser. Dait ihre Bewegung it der Musik übereinstit, wird die Musik über und unter Wasser etwas ersetzt gespielt. 5. a) Die Schallwelle der Explosion breitete sich schneller aus als in der Luft, sodass Nicole und Ute den Schall zuerst i Wasser hörten. b) ; Luft = 3 s Wasser = 1 5 s 11

14 Lösungen/Physik Wellen c) t Luft = s ; t = 5 ; t = 7,35 s 3 s t Wasser = s ; t = 5 ; t = 1,7 s 1 5 s t Luft t Wasser = 5,63 s Ute und Nicole haben für das Auftauchen weniger als 5,63 s benötigt. 6. a) 18 in = 1 8 s ; f =,96 Hz b) 71 k = 197, ; 8 k =, ; 36 k = 1 h s h s h s λ = ; λ = 197, s ; λ = = 13 k; f,96 Hz λ = ; λ 5 =, s ; λ 5 = = k; f,96 Hz λ = ; λ 1 = 1 s ; λ 1 = = 11 k; f,96 Hz c) Je flacher das Wasser, desto kleiner die Wellenlänge. d) t = s ; t = 1 ; t = 1 s 1 s Eigenschaften on Wellen S Brechung Reflektion flaches Wasser Interferenz tieferes Wasser Beugung. Treffen Wellen auf einen Spalt oder ein Hindernis, dann breiten sie sich dahinter aus, dies nennt an Beugung. Wenn Wellen auf eine Fläche treffen, dann werden sie reflektiert. Der Einfalls- und der Reflexionswinkel sind dann gleich groß. Überlagern sich ehrere Wellen kann es zur Interferenz koen. Es entstehen Gebiete der Auslöschung und Verstärkung. Unter bestiten Voraussetzungen ändern Wellen ihre Ausbreitungsrichtung, die Wellen werden dann gebrochen. 3. Beugung Reflektion Interferenz Brechung Echo Wasserwellen koen an einer flachen Sandbank an. Zwei Steine fallen gleichzeitig ins Wasser. Ein aufgeblasener Luftballon wird losgelassen und fliegt durch den Rau. Das Gespräch kann eine Person hinter einer Wand hören. 1

15 Lösungen/Physik Wellen Schallwellen welche können wir hören? S. 7 Frequenz 1 GHz Wellenlänge 3, 1 7 Ultraschall 8 khz,3 5 khz,68 khz,17 hörbarer Schall 16 Hz 1,5 Infraschall l Je größer die Frequenz f, uso kleiner ist die Wellenlänge λ. Sie erhalten sich ugekehrt proportional ortio zueinander: f ~ 1. λ 1 Lernzielkontrolle S Eine echanische Welle ist die Ausbreitung einer Schwingung i Rau. Voraussetzung für das Entstehen einer Welle ist das Vorhandensein on schwingungsfähigen Teilchen und Kopplungskräften zwischen ihnen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit on Wellen ist o Stoff abhängig.. Die Bewegung der Steine ist keine Welle, denn es befinden sich zwischen den Steinen keine Kopplungskräfte. 3. y ax = 3 T = 1,6 s f =,65 Hz λ = 8 = 5 s. y in y in t in s,5,1,15,,15,5 s in 5. Die Wellenlänge erdoppelt sich bei doppelt so großer Ausbreitungsgeschwindigkeit nur, wenn die Frequenz der Welle gleich bleibt. Andernfalls kann sich bei konstanter Wellenlänge auch die Frequenz erdoppeln. 13

16 Lösungen/Physik Wellen 6. a) λ = ; λ = 3 s ; λ = 6 = 6 k f,5 Hz b) t = s 6 ; t = ; t = s = 3 in s 3 s 7. t = s ; t = 1 ; t =,9 s 3 s 6. a) Beugung falsche Darstellung Beugung: Wellen breiten sich hinter eine Spalt oder einer Kante auch in den Schattenrau aus. b) Reflektion richtige Darstellung Reflektion: Wellen werden durch ein Hindernis zurückgeworfen, dabei ist der Einfallswinkel genauso groß wie der Reflektionswinkel, kurz: α = α. 1

17 Bergedorfer Weitere Downloads, E-Books und Print-Titel des ufangreichen Persen-Verlagsprogras finden Sie unter Hat Ihnen dieser Download gefallen? Dann geben Sie jetzt auf direkt bei de Produkt Ihre Bewertung ertung ab und teilen Sie anderen Kunden Ihre Erfahrungen it. 1 Persen Verlag, Haburg AAP AP Lehrerfacherlage GbH Alle Rechte orbehalten. Das Werk als Ganzes sowie in seinen en Teilen unterliegt de deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berech gt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz i Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten n Zweck gesta et, et, nicht jedoch für einen weiteren koerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dri e oder für die Veröffentlichung i Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jede Fall der orherigen schri lichen Zus ung des Verlages. Sind Internetadressen n en in diese Werk angegeben, wurden diese o Verlag sorgfäl g geprü. Da wir auf die externen Seiten weder inhaltliche noch gestalterische Einflussöglichkeiten haben, können wir nicht garan eren, dass die Inhalte zu eine späteren Zeitpunkt noch dieselben en sind wie zu Zeitpunkt der Drucklegung. Der Persen Verlag übernit deshalb keine Gewähr für die Aktualität und den Inhalt dieser Internetseiten oder solcher, die it ihnen erlinkt sind, und schließt jegliche Ha ung aus. Illustrationen: Taucher (S. 5): Georg Wieborg; Wellenbild (S. 6): Roan Lechner; Explosion (S. 11): Roan Lechner; Wellenbecken (S. 1): Roan Lechner; Terrier (S. 7, 13) Fotograf: Sini Merikallio, Wikiedia Coons, lizenziert unter Creatie Coons BY-SA-3., creatiecoons.org/licenses/by-sa/3./deed.en; Vulkan (S. 7, 13) Fotograf: Séhur, Wikiedia Coons, lizenziert unter Creatie Coons BY-SA-3..de, URL: Ultraschall-Reiniger (S. 7, 13) Xuejun li Fotolia.co; Flederaus (S. 7, 13) nn-fotografie Fotolia.co; Sonogerät (S. 7, 13) Tobilander Fotolia.co; Wal (S. 7, 13) ostwest Fotolia.co; Elefant (S. 7, 13) Fotograf: Rennett Stowe, Wikiedia Coons, lizenziert unter Creatie Coons BY-..us, URL: Gespräch (S. 7, 13) Syda Productions Fotolia.co Satz: Satzpunkt Ursula Ewert GbH, Bayreuth Bestellnr.: 375DA7