Zusammenfassung. f m v. Überschall. Interfernzφ. Stehende Welle. Chladnische Klangfiguren. Quelle

Ähnliche Dokumente
9 Periodische Bewegungen

12. Vorlesung. I Mechanik

9. Akustik. I Mechanik. 12. Vorlesung EP. 7. Schwingungen 8. Wellen 9.Akustik

EPI WS 2008/09 Dünnweber/Faessler

Zusammenfassung. sin. W m². Einheit

Vorlesung Physik für Pharmazeuten und Biologen

9. Akustik. I Mechanik 9.Akustik II Wärmelehre 10. Temperatur und Stoffmenge. 13. Vorlesung EP

Einführung in die Physik

4. Die ebene Platte. 4.1 Schallabstrahlung von Platten 4.2 Biegeschwingungen von Platten. Prof. Dr. Wandinger 4. Schallabstrahlung Akustik 4.

Physik Profilkurs ÜA 07 mechanische Wellen Ks. 2011

Mechanische Schwingungen und Wellen

Physik LK 11, 3. Klausur Schwingungen und Wellen Lösung

Physik & Musik. Stehende Wellen. 1 Auftrag

Experimentalphysik für ET. Aufgabensammlung

Elektrische Schwingungen und Wellen

Spektra von periodischen Signalen. Resonanz. Jonathan Harrington

Mechanische Schwingungen und Wellen

DER SCHALL ALS MECHANISCHE WELLE

Labor für Technische Akustik

1. Unterteilung von allgemeinen Dreiecken in rechtwinklige

Das Hook sche Gesetz

Schwingungen und Wellen

5 Schwingungen und Wellen

1 Fouriersynthese und Fourieranalyse

Physik GK ph1, 2. KA Kreisbew., Schwingungen und Wellen Lösung

Übungen zu Physik 1 für Maschinenwesen

1. Klausur in K2 am

III. Gekoppelte Schwingungen und Wellen 1. Komplexe Schwingungen 1.1. Review: harmonischer Oszillator

Schwingungen und Wellen

P1-12,22 AUSWERTUNG VERSUCH RESONANZ

Geozentrisches und heliozentrisches Weltbild. Das 1. Gesetz von Kepler. Das 2. Gesetz von Kepler. Das 3. Gesetz von Kepler.

3 Akustik. 3.1 Schallwellen (Versuch 23) 12 3 AKUSTIK. Physikalische Grundlagen

Akustik. t 1 > t 0. x = c t

Praktikum I PP Physikalisches Pendel

Interferenz und Beugung

Erfüllt eine Funktion f für eine feste positive Zahl p und sämtliche Werte t des Definitionsbereichs die Gleichung

Messung & Darstellung von Schallwellen

[c] = 1 m s. Erfolgt die Bewegung der Teilchen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle, dann liegt liegt Transversalwelle vor0.

Technische Beschreibung der akustischen Signalkette

Experimentalphysik E1

Physik 2 (GPh2) am

Physik III im Studiengang Elektrotechnik

Bank für Schallversuche Best.- Nr Für Versuche zum Schall, Wellenausbreitung, Wellenlänge, Schallgeschwindigkeit.

Einführung in die Physik I. Schwingungen und Wellen 1

2 Mechanische Schwingungen und Wellen. 2.1 Mechanische Schwingungen

Ruhelage. D: Die Ruhelage nimmt ein Oszillator ein, wenn er nicht am Schwingen ist.

Wellen als Naturerscheinung

Anfänge in der Antike

Beate Meffert, Olaf Hochmuth: Werkzeuge der Signalverarbeitung, Pearson 2004

Übungsaufgaben Physik II

Uebungsserie 1.1 Harmonische Signale und Ihre Darstellung

Physik & Musik. Schallgeschwindigkeit. 1 Auftrag

(Anleitung für Klassenstufe 7 bis 10) 1 Theoretischer Hintergrund

gekoppelte Pendelreihe Wellenmaschine Seilwelle (hin und her)

1.2 Schwingungen von gekoppelten Pendeln

Grundlagen der Schwingungslehre

Grundlagen der Physik 2 Schwingungen und Wärmelehre

Michelson Interferometer: Aufbau und Anwendungen. 21. Mai 2015

Schwingungen und Wellen

Aufgabe 1: Elektro-mechanischer Oszillator

Name: Gruppe: Matrikel-Nummer:

Physik & Musik. Stimmgabeln. 1 Auftrag

2. Schallentstehung. Erstellt: 03/2005 Hannes Raffaseder / FH St. Pölten / Telekommunikation und Medien 1/25

(2 π f C ) I eff Z = 25 V

Einführung in die Physik I. Schwingungen und Wellen 3

Einführung. Interferenz. Interferenz gleichlaufender Wellen

FM Synthese. Ralph Holzmann Universität Heidelberg Advanced Seminar Computer Engineering. Betreuer: Michael Krieger

Physik Protokoll - Akustische Wellen in der Messleitung. André Grüneberg Janko Lötzsch Versuch: 11. Juni 2001 Protokoll: 24.

Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde. Sommersemester VL #42 am

Aufgabe 1: Interferenz von Teilchen und Wellen

PP Physikalisches Pendel

Begrüßung. Experiment zum Nachweis der Dispersion von Lambwellen für das Physikpraktikum

1. SCHALLWELLEN. A06 Akustik A06

WELLEN im VAKUUM. Kapitel 10. B t E = 0 E = B = 0 B. E = 1 c 2 2 E. B = 1 c 2 2 B

Das Gasinterferometer

Mechanische Schwingungen Aufgaben 1

Übungen zu Physik 1 für Maschinenwesen

Physik auf grundlegendem Niveau. Kurs Ph

Quantenphysik. Teil 3: PRAKTISCHE AKTIVITÄTEN

Ergänzungen zur Physik I: Wellen (Zusammenfassung)

KREISFUNKTIONEN. Allgemeines

Einführung in die Akustik

UNIVERSITÄT BIELEFELD

Einführung in die Akustik

Zentralabitur 2012 Physik Schülermaterial Aufgabe I ga Bearbeitungszeit: 220 min

6 Elektromagnetische Schwingungen und Wellen

6. Erzwungene Schwingungen

Primzahlen Darstellung als harmonische Schwingung

Übungen zu Physik 1 für Maschinenwesen

Ferienkurs Teil III Elektrodynamik

Mathematik und Musik: Fourieranalyse

PN 1 Klausur Physik für Chemiker

Physik für Erdwissenschaften

Theoretische Physik I: Lösungen Blatt Michael Czopnik

Seminar Akustik. Aufgaben zu Teil 1 des Skripts Uwe Reichel, Phil Hoole

III. Schwingungen und Wellen

Akustik. t 1 > t 0. x = c t

Schallgeschwindigkeit von Metallen

Ferienkurs Experimentalphysik 1

Transkript:

7c Akustik

Zusammenfassung f allgemeine Formel Dopplereffekt vmedium ± v ' = vmedium m v D Q f oberes Vorzeichen: Objekte bewegen sich aufeinander zu unteres Vorzeichen: Objekte entfernen sich voneinander Stehende Welle Überschall Winkel des Machkegels v Θ = arcsin v M Quelle Θ ΔL Interfernzφ = π λ ΔL konstruktivφ = π m ( int m) = 0,,,... λ ΔL destruktiv φ = π λ ( m + ) = 0.5,.5,.5,... Chladnische Klangfiguren Modellrechnung für die Sonne

Fühle den Beat Interferenzen Annahme zwei Lautsprecher emittieren Schallquellen gleicher Lautstärke. Quelle emittiert 440 Hz Quelle emittiert 444 Hz Eigene Wahrnehmung Frequenz von 44 Hz Mittelwert der beiden Frequenzen zusätzlich Intensitätsmodulation als Funktion der Zeit Superposition Schallwelle Schallwelle s = s + s s s s = Acos cos ω' = = = Acos = Acos ω A > ω cosα + cosβ = cos cos ω t ω t ( cos ω t + cos ω t) ( α β ) cos ( α + β ) ( ω ω ) t cos ( ω + ω ) ( ω ω ) ω= ( ω + ω ) s( t) = Acosω' t cosωt Differenzfrequenz Summenfrequenz t 3

Fühle den Beat Interferenzen Annahme zwei Lautsprecher emittieren Schallquellen gleicher Lautstärke. Quelle emittiert 440 Hz Quelle emittiert 444 Hz Eigene Wahrnehmung Frequenz von 44 Hz Mittelwert der beiden Frequenzen s( t) = Acosω' t cosωt Es gilt für nahezu gleiche Frequenzen ω' << ω s( t) = ω ( Acosω' t) cos t langsam variierende Amplitude schnelle Oszillation Mittenfrequenz Maximum in der Amplitude cos ω' t = ± zweimal in jeder Periode von ω ωbeat = ω' = ω = ω ω f Beat f Lautsprecher Beat ( ω ω ) Beat = = 4 Hz f f 4

Fühle den Beat Interferenzen Es gilt für nahezu gleiche Frequenzen s( t) = ω' << ω ( Acosω' t) cos t langsam variierende Amplitude ω schnelle Oszillation Mittenfrequenz langsam oszillierende Trägerwelle vergleichbares Prinzip auch bei Funkübertragung schnell oszillierende Welle 5

Resonanzkörper Sonne Aufbau der Sonne Frequenz mhz Auch auf der Sonnenoberfläche gibt es stehende Wellen Anzahl etwa 00 Millionen riesige Anzahl, da enorm großes Objekt Chladnische Klangfiguren Welche Arten von Wellen Akustische Wellen Gravitationswellen Oberflächenwellem Harmonische Periode bis 0 Minuten 6

Chladnische Figuren auf der Sonne Experimentelle Beobachtung Experimentelle Sonde Emissionslinie der Sonne Bei einer Wellenlänge von 600 nm (gelbrotes Licht) hat eine Spektrallinie eine Breite von 0 pm. Experimenteller Nachweis Messung der Oszillation über die Dopplerverschiebung z.b. dieser Spektrallinie Experimentelle Herausforderung Dopplerverschiebung bei einer Geschwindigkeit von m/s etwa 0.00 pm tatsächliche Oszillationsamplitude kleiner als 0. m/s Messung von Interferenzen ist ein enorm leistungsfähiges Verfahren, um kleinste Längenunterschiede nachzuweisen 7

Stehende Schallwelle Schallwelle ist longitudinale Welle horizontale Vibration der Luftmoleküle Zwei unterschiedliche Weisen diesen Prozess zu betrachten keine Auslenkung Minimum/ Maximum im Druck A) als Funktion der Auslenkung der Luftmoleküle in Bezug auf die Ruhelage Phasenverschiebung um λ/4 zwischen Auslenkungsmaximum und Druckmaximum B) als Funktion der Druckänderung in Bezug auf den Umgebungsdruck Minimum/ Maximum in der Auslenkung vernachlässigbarer Druck 8

Stehende Schallwelle ein offenes Ende Auslenkung der Luft Luft kann nicht über das Ende des Rohres ausgelenkt werden Knoten in der Auslenkung Am offenen Ende des Rohrs herrscht der äußere Luftdruck Knoten im Druck Druckverhältnisse mindestens ein Knoten notwendig um stehende Welle zu erzeugen Antiknoten im Druck Oszillation der Luftmoleküle Knoten im der Auslenkung Luft kann beliebig ausgelenkt werden Antiknoten in der Auslenkung Position des Knotens hängt vom Verhältnis von Wellenlänge zu Rohrdurchmesser ab. Ist das Verhältnis groß befindet sich der Knoten in etwa am Rohrende 9

Stehende Schallwelle offene Enden Auslenkung der Luft Druckverhältnisse 0

Haste Töne Resonanzen in Systemen mit offenen Enden Beispiel: Flöte Resonanzen in Systemen mit einem geschlossenen Ende Beispiel: Klarinette geschlossen offen

Kling Klang Ton gespielt auf einer Gitarre klingt anders als der einer Stimmgabel mit den üblichen Folgen leise Lauterer Ton lässt höhere Harmonische anschwingen laut

Schwachsinn mal betont mal nicht betont Zwei Methoden zur Analyse von Geräuschen Betonung auf Schwachkeine Betonung auf Schwach- Oszillogram welche Amplituden tauchen zu welcher Zeit auf Spektrogramm welche Frequenzen tauchen zu welchen Zeiten auf 3

Superposition geht s auch einfacher Überlagerung sin( αt) sin( βt) Überlagerung cos ( αt) sin( βt) Hier keine Änderung in der Phase betrachtet! 4

Superposition Überlagerung von Lichtwellen leicht unterschiedlicher Frequenz Charakteristikum eines Femtosekundenpulses breites Frequenzspektrum kein Phaseunterschied regelmässig ausgestrahlter kurzer Lichtpuls mit Phaseunterschied Analog zu mechanischen Wellen Superposition von Lichtwellen ergibt Femtosekunden-Lichtpulse 5

Tonsalat wie kommt die Musik auf die CD Überlagerung von Sinuswellen mit unterschiedlicher Phase φ = 0 φ 0 Bei gleichen Bedingungen entscheidet der Phaseunterschied zwischen den Teilwellen über das Ergebnis bei Superposition 6

Fourieranalyse Der Klangfarbe eines Musikinstruments bei einem bestimmten Ton wird durch die Überlagerung vielen Frequenzen hervorgerufen Superposition von zwei Sinuswellen Superposition Superposition von zwei Sinuswellen von zwei Sinuswellen Nachbildung eines Instrumentaltons durch Überlagerung vieler Sinusschwingungen Superposition von drei Sinuswellen Anpassung einer Rechteckfunktion durch mehrere Sinuswellen 7

Digitalisierung Amplitude wird in regelmäßigen Abständen abgetastet Information gespeichert auf einer CD 8