Wellen & Schall
Zwei-Quellen-Schwebungen
Abspielen — beobachte interferierende Wellenfronten; Beobachter hört Schwebungen, y(t) zeigt Hüllkurve.
Zwei-Quellen-Schwebungen — interaktive Wellen & Schall-Simulation. Abspielen — beobachte interferierende Wellenfronten; Beobachter hört Schwebungen, y(t) zeigt Hüllkurve. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Schwebungen
Zwei Quellen mit leicht unterschiedlichen Frequenzen erzeugen ein Schwebungsmuster — langsames An- und Abschwellen der Lautstärke.
Interferenz zwischen f₁ und f₂ erzeugt eine überlagerte Welle, deren Amplitude mit |f₁ − f₂| moduliert wird. Der Beobachter hört die Schwebungsfrequenz.
- f_beat = |f₁ − f₂|
- Superposition von Wellen
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Zwei Lautsprecher geben Töne wieder, die nahezu die gleiche Frequenz haben. Ein Zuhörer hört, wie die Lautstärke auf und ab pulsiert. Was bestimmt, wie schnell es pulsiert?
Vorhersagen zum Abwägen
- Die Pulsfrequenz entspricht der Summe der beiden Frequenzen.
- Die Pulsfrequenz (Schlagfrequenz) entspricht der Differenz zwischen den beiden Frequenzen.
- Die Pulsfrequenz entspricht dem Durchschnitt der beiden Frequenzen.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Quelle 1 Frequenz f₁ (Hz)
- Quelle 2 Frequenz f₂ (Hz)
Was Sie messen:
- Trägerfrequenz f_c (Hz)
- Schlagfrequenz f_beat (Hz)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Zwei-Quellen-Beats-Preset und drücken Sie „Zurücksetzen“. Die Quelle 1 ist auf 440 Hz festgelegt.
- Aktivieren Sie die Schwebungsfrequenz- und Trägerfrequenzanzeigen am Beobachter.
- Stellen Sie die Frequenz der Quelle 2 für jeden Versuch ein und zeichnen Sie die Schlagfrequenz auf.
Maßgebende Gleichung
Schlagfrequenz — f_beat = |f₁ − f₂|
Wenn sich zwei Töne mit nahezu gleicher Frequenz überlappen, pulsiert die Lautstärke ihres Interferenzmusters mit einer Geschwindigkeit, die der Differenz zwischen den beiden Frequenzen entspricht.
Trägerfrequenz — f_c = (f₁ + f₂)/2
Die vom Zuhörer tatsächlich wahrgenommene Tonhöhe liegt nahe am Durchschnitt der beiden Quellfrequenzen – der Schwebung ist eine langsame Pulsation mit Amplitude, die über diesem Durchschnittston schwebt.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch f_beat = |f₂ − f₁| und f_c = (f₁ + f₂)/2. Vergleichen Sie beides mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum ein Zuhörer einen Ton nahe der Trägerfrequenz wahrnimmt, während die Lautstärke auf der (viel langsameren) Schwebungsfrequenz pulsiert.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Musiker stimmen Instrumente, indem sie auf Schwebungen zwischen ihrer Note und einem Referenzton achten und diese anpassen, bis die Schwebungen auf Null sinken. Erklären Sie, warum null Schwebungen bedeuten, dass die beiden Frequenzen genau gleich sind.
- Was passiert mit der Schwebungsfrequenz, wenn f₂ immer näher an f₁ herankommt? Was würden Sie im Grenzfall f₂ = f₁ hören?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Willkommen bei zwei Quellen — Schwebungen
- Beobachter auswählen
- Abspielen drücken
- Höre das Schwanken
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.