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==Aufgabenzu Wellen==
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===Zeigermodell / Wellengleichung===
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==Messen der Länge==
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Bild:Sester_und_Freiburger_Elle_am_Münster.jpg|Die "Freiburger Elle" und das Hohlmaß "Sester" am Freiburger Münster.
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Bild:DirkNowitzki.jpg|Dirk Nowitzki is a "7-footer": 7 feet, 0 Inches tall.
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Bild:LeBron James.jpg|LeBron James is only 6 feet 9 Inches tall.
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Bild:Mars Climate Orbiter.jpg|Diese Marssonde ist am 23. September 1999 in der Marsatmosphäre verglüht.
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* 1) Nachdem eine Schwingung innerhalb von 3 Sekunden 6 ganze Schwingungen ausgeführt hat, hat sich diese Störung um 1,8 m ausgebreitet.  
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===Fragen zum Film. "Jagd nach dem Urmeter"===
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:a) Bestimmen Sie Frequenz, Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle.
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:b) Wie groß ist der Phasenunterschied zweier Schwingungen im Abstand von 3m und 33m?
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* 2) Bei einer [[Grundbegriffe_und_Beispiele_zu_mechanischen_Wellen#Versuch:_gekoppelte_Pendel|Pendelkette]] sind mehrere Pendel in einem Abstand von 10 cm miteinander gekoppelt.  
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#Am 11. Dezember 1998 startete die Raumsonde "Mars Climate Orbiter" vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral. Am 23. September 1999 erreichte die Sonde den Mars und stürzte ab. Was war der Grund für den Absturz?
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:Wird ein Pendel angeregt, so folgen die Nachbarn 0,5 s später mit einer Phasenverschiebung von <math>\pi / 16</math>. Bestimmen Sie die Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge und Frequenz der Welle.
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#Der "Sturm auf die Bastille" gilt als der Beginn der französischen Revolution. An welchem Tag fand die Eroberung dieses Gefängnisses statt? (Tipp: Welches ist der französische Nationalfeiertag?)[[Datei:Aufgabe zur Triangulation.png|thumb|250px|Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe]]
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#Warum gab es in Frankreich vor der Revolution so viele verschiedene Maßeinheiten und wieviele waren es ungefähr?
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* 4) Eine Transversalwelle hat die Wellenfunktion <math>y(x,t)= 2\,{\rm cm} \, \sin(\frac{2}{\rm s} \cdot t -\frac{5}{\rm cm} \cdot x)</math>.
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#Welche Namen hatten die verschiedenen Längeneinheiten?
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:a) Zeichnen Sie die Welle zum Zeitpunkt t=0, also zu Beginn der Zeitrechnung, und 0,32 Sekunden später in ein Koordinatensystem. (Mit dem GTR ist das ganz einfach!)
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#Welche Nachteile hatten die vielen unterschiedlichen Maßeinheiten?
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:b) Bestimmen Sie Amplitude, Frequenz und Wellenlänge.
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#Die Akademie der Wissenschaften bekommt von der Nationalversammlung den Auftrag ein neues Maßsystem zu erarbeiten. Antoine Prieur will ein Pariser Maß als die neue Einheit festlegen. Die anderen Wissenschaftler lehnen den Vorschlag ab. Wie will die Mehrheit der Akademie das Meter festlegen? Wie argumentieren Prieur und wie die restlichen Wissenschaftler?
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#Was ist ein "Meridian"?
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* 5) Aus dem Baden-Württembergischen [http://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/pruefungen-und-wettbewerbe/abiturpruefung/2007/ph07_2.htm Physik-Abitur 2007: Aufgabe II a)].
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#Wann starteten Pierre Méchain und Jean-Baptiste Delambre auf ihre Expedition und was war ihr Ziel?
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#Was versteht man unter "Triangulation"?
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===Interferenz===
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#Warum müssen die beiden Landvermesser auf hohe Berge steigen, wozu dienen die Peilmarken? Und warum brauchen sie gutes Wetter?
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[[Datei:Aufgabe_Interferenz_Lautsprecher.png‎|thumb|Zwei Lautsprecher]]  
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#Wozu wird eine Messung ganz oft wiederholt?
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* 1) Woran kann man im Alltag erkennen, dass sich Wellen störungsfrei überlagern?  
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#Was ist eine "Bogensekunde"?
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#Warum muss man bei der Triangulation außer den Winkeln auch die Länge der Grundlinie messen?
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* 2) Beschreiben Sie den Versuch mit den zwei Lautsprechern, die an einem Sinusgenerator angeschlossen sind.
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#Warum müssen die Maßstäbe vor der Sonne geschützt werden?
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#Wieso ist damals das Meter ca. 0,2mm zu kurz geworden?
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* 3) Die beiden Lautsprecher sind 1,5 m voneinander entfernt und schwingen in Phase mit einer Frequenz von 858 Hz.
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#Die Festlegung des Meters über die Größe der Erde funktioniert aber prinzipiell nicht besonders genau. Warum?
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:a) Bestimmen Sie die Lautstärke an den Punkten A und B mit Hilfe eines Zeigerdiagramms. Vernachlässigen Sie dabei die Abnahme der Schallintensität durch den größeren Abstand vom Lautsprecher und der Dämpfung.  
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#Zeichne diese Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe im Maßstab 1:500.000 auf ein Din A3-Blatt. Die Grundlinie liegt zwischen Breisach und Freiburg. Zeichne sie 4,078cm lang. Miss dann die Entfernung zwischen Basel und Karlsruhe auf dem Papier und berechne die reale Entfernung zwischen den beiden Städten. (Din A4 im Maßstab 1:1.000.000, Grundlinie 2,039cm lang.)
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:b) Suchen Sie zwei Stellen zwischen den Lautsprechern, bei denen der Ton besonders leise bzw. besonders laut ist.
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:c) Wie verändert sich qualitativ die Situation in den Punkten A und B, wenn man die Änderung der Schallintensität nicht vernachlässigt?  
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:d) Bestimmen Sie die exakte Schwingungsgleichung für die Punkte A und B, wenn beide Lautsprecher mit einem Watt senden.
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* 4) Auf der Wasseroberfläche in einem See werden mit den Füßen im Abstand von 80cm zwei Kreiswellen erzeugt. Die Füße bewegen sich gleichmäßig und in Phase auf und ab, und zwar 10 mal in 16 Sekunden. ([https://www.youtube.com/watch?v=ICrCcOj4lKg Video von 1:30 bis 2:15]) Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen misst man zu 20cm/s.
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:a) Welche Wellenlänge haben die beiden Wellen?
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:b) Wo zwischen den Füßen befinden sich Stellen mit konstruktiver, bzw. destruktiver Interferenz? Machen Sie eine Zeichnung.
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* 5) Zwei Lautsprecher erzeugen beide in einem Abstand von 1m einen Ton mit der Frequenz von 1000Hz. Zwischen den Lautsprechern misst man die Orte, an denen der Ton leise und an denen der Ton laut ist:
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[[Datei:Aufgabe_zwei_Lautsprecher_Schallgeschwindigkeit.png|663px]]
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:Bestimmen Sie aus dem Messergebnis die Schallgeschwindigkeit.
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===Beugung===
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[[Datei:Beugung_an_Hafenmauer.jpg|thumb|Blick auf einen kleinen Hafen]]
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* 1) Erklären Sie an einem Alltagsphänomen die Beugung von Wellen.
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* 2) Warum haben Stereoanlagen zwei Boxen aber nur einen "Subwoofer", den man auch unter das Sofa stellen kann, was man aber besser mit den Boxen nicht tut?
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* 3) Hinter einer Lärmschutzwand ist der Verkehrslärm auch ohne Sichtkontakt zur Strasse noch zu hören. Der Verkehr klingt dumpfer als beim direkten Hinhören. Erklären Sie die Beobachtungen.
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* 4) Erklären Sie das Foto der Wellen an einem Hafen.
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Aktuelle Version vom 18. September 2025, 05:35 Uhr

Messen der Länge

  • Die "Freiburger Elle" und das Hohlmaß "Sester" am Freiburger Münster.

  • Dirk Nowitzki is a "7-footer": 7 feet, 0 Inches tall.

  • LeBron James is only 6 feet 9 Inches tall.

  • Diese Marssonde ist am 23. September 1999 in der Marsatmosphäre verglüht.

Fragen zum Film. "Jagd nach dem Urmeter"

  1. Am 11. Dezember 1998 startete die Raumsonde "Mars Climate Orbiter" vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral. Am 23. September 1999 erreichte die Sonde den Mars und stürzte ab. Was war der Grund für den Absturz?
  2. Der "Sturm auf die Bastille" gilt als der Beginn der französischen Revolution. An welchem Tag fand die Eroberung dieses Gefängnisses statt? (Tipp: Welches ist der französische Nationalfeiertag?)
    Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe
  3. Warum gab es in Frankreich vor der Revolution so viele verschiedene Maßeinheiten und wieviele waren es ungefähr?
  4. Welche Namen hatten die verschiedenen Längeneinheiten?
  5. Welche Nachteile hatten die vielen unterschiedlichen Maßeinheiten?
  6. Die Akademie der Wissenschaften bekommt von der Nationalversammlung den Auftrag ein neues Maßsystem zu erarbeiten. Antoine Prieur will ein Pariser Maß als die neue Einheit festlegen. Die anderen Wissenschaftler lehnen den Vorschlag ab. Wie will die Mehrheit der Akademie das Meter festlegen? Wie argumentieren Prieur und wie die restlichen Wissenschaftler?
  7. Was ist ein "Meridian"?
  8. Wann starteten Pierre Méchain und Jean-Baptiste Delambre auf ihre Expedition und was war ihr Ziel?
  9. Was versteht man unter "Triangulation"?
  10. Warum müssen die beiden Landvermesser auf hohe Berge steigen, wozu dienen die Peilmarken? Und warum brauchen sie gutes Wetter?
  11. Wozu wird eine Messung ganz oft wiederholt?
  12. Was ist eine "Bogensekunde"?
  13. Warum muss man bei der Triangulation außer den Winkeln auch die Länge der Grundlinie messen?
  14. Warum müssen die Maßstäbe vor der Sonne geschützt werden?
  15. Wieso ist damals das Meter ca. 0,2mm zu kurz geworden?
  16. Die Festlegung des Meters über die Größe der Erde funktioniert aber prinzipiell nicht besonders genau. Warum?
  17. Zeichne diese Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe im Maßstab 1:500.000 auf ein Din A3-Blatt. Die Grundlinie liegt zwischen Breisach und Freiburg. Zeichne sie 4,078cm lang. Miss dann die Entfernung zwischen Basel und Karlsruhe auf dem Papier und berechne die reale Entfernung zwischen den beiden Städten. (Din A4 im Maßstab 1:1.000.000, Grundlinie 2,039cm lang.)
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