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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Über Vibrationen und Wellen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur Um uns herum werden die ganze Zeit oszillierende Phänomene im Zerfall geboren. Der Ast, "von dem der Vogel abflog, schwankt. Uhrenpendel und -schaukeln vibrieren. Unter dem Einfluss des Windes vibrieren Bäume, an Stangen aufgehängte Drähte, Wasser in Seen und Meeren vibriert. Man warf also einen Stein auf die glatte Oberfläche des Sees, und Wellen liefen davon (Abb. 1). Was ist passiert? Die Wasserpartikel an der Auftreffstelle des Steins wurden eingedrückt und verdrängten benachbarte Partikel nach oben. Es bildete sich ein ringförmiger Höcker auf der Wasseroberfläche. Dann stiegen die Wasserpartikel an der Stelle, an der der Stein fiel, wie ein Buckel auf, aber bereits höher als ihr vorheriges Niveau – hinter dem ersten Buckel erschien ein zweiter Buckel und dazwischen eine Vertiefung. Außerdem bewegen sich die Wasserteilchen weiterhin abwechselnd auf und ab – sie schwingen und ziehen dabei immer mehr benachbarte Wasserteilchen mit sich. Es bilden sich Wellen, die in konzentrischen Kreisen von ihrem Ursprungsort abweichen.
Ich betone: Wasserteilchen schwingen nur, bewegen sich aber nicht mit den Wellen. Dies lässt sich leicht überprüfen, indem man einen Chip auf die oszillierende Wasseroberfläche wirft. Wenn kein Wind oder keine Wasserströmung vorhanden ist, hebt und senkt sich der Chip nur über den Wasserspiegel und bewegt sich nicht mit den Wellen. Wasserwellen können groß, also stark, oder klein, schwach sein. Wir nennen starke Wellen solche Wellen, die einen großen Schwingungsbereich haben, wie sie sagen, große Schwingungsamplituden. Schwache Wellen haben kleine Buckel - eine kleine Amplitude. Je größer die Amplitude der entstandenen Wellen ist, desto größer ist die Energie, die sie tragen. Die Energie der von einem geworfenen Stein erzeugten Wellen ist relativ gering, kann jedoch das im See wachsende Schilf und Gras zum Schwingen bringen. Aber wir wissen, welche großen Schäden am Ufer durch Meereswellen mit großen Amplituden und folglich hoher Energie angerichtet werden können. Diese Zerstörungen werden genau durch die Energie ausgeführt, die die Wellen kontinuierlich an die Küste abgeben. Wellen können häufig oder selten sein. Je kleiner der Abstand zwischen den Kämmen von Wanderwellen ist, desto kürzer ist jede einzelne Welle. Je größer der Abstand zwischen den Wellen ist, desto länger ist jede Welle. Wir nennen die Länge einer Welle auf dem Wasser den Abstand zwischen zwei nebeneinander verlaufenden Kämmen oder Wellentälern. Wenn sich die Wellen vom Ursprungsort entfernen, nehmen ihre Amplituden allmählich ab, verblassen, aber die Wellenlänge bleibt unverändert. Wellen auf dem Wasser können zum Beispiel auch mit einem Stock erzeugt werden, in Wasser getaucht und rhythmisch, im Takt der Schwingungen des Wassers, dann gesenkt, dann wieder angehoben. Und in diesem Fall werden die Wellen gedämpft. Aber sie werden existieren, bis wir aufhören, die Wasseroberfläche zu stören. Wie entstehen Schwingungen? Sie kennen das sehr gut: Sie müssen sie nur drücken, damit sie hin und her schwingen. Je stärker der Stoß, desto größer die Amplitude der Schwingungen. Solche Schwingungen werden auch gedämpft, wenn sie nicht durch zusätzliche Stöße unterstützt werden. Wir sehen solche und viele andere mechanische Schwingungen. In der Natur gibt es mehr unsichtbare Schwingungen, die wir hören, in Form von Geräuschen fühlen. Beispielsweise ist es nicht immer möglich, die Schwingungen einer Saite eines Musikinstruments wahrzunehmen, aber wir hören, wie sie klingt. Bei Windböen wird in der Pfeife Schall erzeugt. Es entsteht durch oszillierende Luftbewegungen im Rohr, die wir nicht sehen. Eine Stimmgabel, ein Glas, ein Löffel, ein Teller, ein Schülerstift, ein Blatt Papier klingen – auch sie schwingen. Ja, junger Freund, wir leben in einer Welt der Klänge, weil viele Körper um uns herum vibrieren und klingen. Die Geräusche selbst sind das Ergebnis der Ausbreitung von Schwingungsbewegungen seiner Teilchen in der Luft. Wir sehen sie nicht. Wie entstehen Schallwellen in der Luft? Luft besteht aus für das Auge unsichtbaren Teilchen. Mit dem Wind können sie über weite Strecken getragen werden. Sie können aber auch schwanken. Wenn wir beispielsweise mit einem Stock in der Luft eine scharfe Bewegung machen, spüren wir einen leichten Windstoß und hören gleichzeitig ein leises Geräusch. Dieses Geräusch ist das Ergebnis von Vibrationen von Luftpartikeln, die durch Vibrationen des Sticks angeregt werden. Machen Sie diese Erfahrung. Ziehen Sie eine Saite wie bei einer Gitarre zurück und lassen Sie sie dann los. Die Saite beginnt zu zittern - um ihre ursprüngliche Ruheposition zu schwingen. Hinreichend starke Schwingungen der Saite sind mit dem Auge wahrnehmbar. Schwache Schwingungen der Saite sind nur als leichtes Kitzeln „fühlbar“, wenn man sie mit dem Finger berührt. Solange die Saite schwingt, hören wir den Ton. Sobald sich die Saite beruhigt, verstummt der Ton. Die Entstehung des Klangs durch eine schwingende Saite erfolgt durch die „Kondensation“ und „Verdünnung“ von Luftpartikeln. Von einer Seite zur anderen schwingend schiebt die Saite Luftpartikel vor sich her, als würde sie sie komprimieren, wodurch in einem Teil ihres Volumens Bereiche mit hohem Druck und im Gegenteil Bereiche mit niedrigem Druck entstehen. Das sind Schallwellen. Sie breiten sich in der Luft mit einer Geschwindigkeit von etwa 340 m/s aus und transportieren eine gewisse Energiemenge. In dem Moment, in dem der Bereich erhöhten Drucks der Schallwelle das Ohr erreicht, drückt sie auf das Trommelfell und beugt es etwas nach innen. Wenn der verdünnte Bereich der Schallwelle das Ohr erreicht, krümmt sich das Trommelfell etwas nach außen. Das Trommelfell vibriert ständig im Takt mit abwechselnden Bereichen mit hohem und niedrigem Luftdruck. Diese Schwingungen werden über den Hörnerv an das Gehirn weitergeleitet und von uns als Schall wahrgenommen. Je größer die Amplitude der Wellen, je mehr Energie sie in sich tragen, desto lauter ist der Schall, den wir wahrnehmen. Schallwellen werden wie Wasserwellen üblicherweise als Wellenlinie dargestellt - eine Sinuskurve. Die „Buckel“ einer solchen Kurve entsprechen Gebieten mit hohem Luftdruck, und die „Täler“ entsprechen Gebieten mit niedrigem Luftdruck. Das Hochdruckgebiet und das darauffolgende Tiefdruckgebiet bilden eine Schallwelle. Aber wir leben darüber hinaus in einer Welt elektromagnetischer Schwingungen, die von Drähten und elektrischen Geräten ausgestrahlt werden, in denen Wechselstrom fließt, eine riesige Anzahl von Radiosenderantennen, atmosphärische elektrische Entladungen, die Eingeweide der Erde und der endlose Weltraum. Nur mit Hilfe von künstlichen Instrumenten lassen sich elektromagnetische Schwingungen aufspüren und aufzeichnen. Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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