Zwei Arten von Wellen
K.-A.
Schall breitet sich in Wellen aus. Stell dir vor, wie du in die Hände klatschst. Oder mach es einfach eben mal. Dabei setzt du die Luftteilchen um deine Hände herum in Bewegung. Sie stoßen die nächsten Luftteilchen an, die wieder andere „anschubsen“, bis schließlich die Luftteilchen um deinen Kopf herum angestoßen werden und im Ohr an dein Trommelfell „klopfen“. So ist die Schallwelle von deinen Händen bis zu deinem Ohr gewandert.
Schallwelle? Wieso eigentlich „Welle“? Tja, das ist ein wichtiger Begriff und das schauen wir uns mal als erstes an.
In der Physik unterscheidet man zwischen zwei Wellenarten. Vereinfacht gesagt: Bei der einen Welle bewegen sich die kleinen Teilchen, aus denen die Luft und auch alles andere besteht, hoch und runter. Man sagt auch: Die Teilchen schwingen. Bei der anderen Welle schwingen sie ebenfalls, allerdings nicht hoch und runter, sondern seitlich hin und her.
Untersuchen wir das mal noch etwas genauer: Eine Welle entsteht immer dann, wenn Teilchen in Schwingung versetzt werden und ihre Nachbar-Teilchen dazu anregen ebenfalls zu schwingen. Ein einfaches Beispiel: Ein Stein fällt ins Wasser. Er versetzt dabei die Wasserteilchen in Bewegung. Und es entstehen Wellen. Die Richtung, in die sich die Teilchen dabei bewegen, nennt man Schwingungsrichtung. Und die Richtung, in die sich die ganze Welle ausbreitet, nennt man Ausbreitungsrichtung.
Es gibt nun zwei Möglichkeiten: Entweder breitet sich die Welle in dieselbe Richtung aus, in der auch die Teilchen schwingen – das nennt man Längswelle (Longitudinalwelle). Oder die Welle breitet sich quer, also seitlich zur Schwingungsrichtung der Teilchen aus – das nennt man dann Querwelle (Transversalwelle).
Klingt kompliziert? Wir machen es mal an einigen Beispielen deutlich. Fangen wir mit einer Querwelle an – und zwar im Fußballstadion.
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Du kennst bestimmt eine La-Ola-Welle, wie sie das Publikum manchmal in einem Fußballstadion macht. Die La-Ola-Welle ist ein sehr anschauliches Beispiel für eine Querwelle. Stell dir die Arme der Menschen als Teilchen vor: Sie bewegen sich an Ort und Stelle immer nur auf und ab, aber die Welle breitet sich seitlich aus und läuft ums ganze Stadion herum. Die Ausbreitungsrichtungsrichtung der Welle ist also quer zur Schwingungsrichtung der Teilchen: Es ist eine Querwelle.
Jetzt im Unterschied dazu eine Längswelle – wieder mit Personen als Teilchen. Und zwar mit dir und eurer Klasse oder einigen Freundinnen und Freunden. Das könnt ihr nämlich selbst ganz leicht ausprobieren – oder du stellst es dir eben nur mal in Gedanken vor. Dabei steht ihr alle in einer Reihe, alle eng nebeneinander und Schulter an Schulter. An einem Ende der Reihe schubst eine Person die nächste leicht an. Der „Schubs“ wird durch die Schulter an den Nachbarn übertragen, der die nächste Person anschubst und immer so weiter. Ihr seid in diesem Beispiel die Teilchen. Jedes Teilchen bewegt sich hier beim Schubsen zur Seite und die Welle macht das ebenfalls: Sie breitet sich also in derselben Richtung aus. Das ist daher eine Längswelle.
Und um zum Thema Schall zu kommen: Auch Schallwellen sind solche Längswellen. Aber welche Teilchen geben dabei den „Schubs“ weiter? Oben haben wir es schon verraten: Es sind die Luftteilchen. Meistens jedenfalls. Und das betrachten wir als nächstes …
Hintergrundbild: K.-A.