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Schwingungen und Wellen - Physik wellen und teilchen

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55 Fragen

Jul 7, 2025

Fragetypen:

Kurzantwort

Frage 1

Was kennzeichnet ein schwingungsfähiges System?

Antwort

Es besitzt stabile Gleichgewichtslage und fährt Schwingungen um diese Gleichgewichtslage aus.

Frage 2

Wodurch wird eine Schwingung verursacht?

Antwort

Durch Rückstellkräfte, nach Ausrenkung aus der GGL.

Frage 3

Was ist eine Schwingung?

Antwort

Ein spezieller periodischer Prozess, bei dem ein physikalisches System um eine Ruhelage oszilliert.

Frage 4

Was beschreibt das Prinzip eines Oszillographs?

Antwort

Ein Gerät zur Aufzeichnung von Schwingungen.

Frage 5

Was ist die Periode einer Schwingung?

Antwort

Die Zeitdauer eines vollen Schwingungszyklus.

Frage 6

Was beschreibt die Frequenz einer Schwingung?

Antwort

Wie schnell bei einem periodischen Vorgang die Wiederholungen aufeinanderfolgen.

Frage 7

Was ist die Amplitude einer Schwingung?

Antwort

Die maximale Ausrenkung des Systems aus GGL.

Frage 8

Was versteht man unter Amplitudenmodulation?

Antwort

Periodische bzw. zeitliche Veränderungen der Amplitude.

Frage 9

Wie lautet die Auslenkungs-Zeit-Funktion x(t) für eine harmonische Schwingung?

Antwort

Diese Funktion beschreibt die Auslenkung des Systems über die Zeit.

Frage 10

Was ist ein harmonischer Oszillator?

Antwort

Ein System, das ungedämpfte sinusförmige Zustandsänderungen durchführt.

Frage 11

Wie werden harmonische Schwingungen verursacht?

Antwort

Durch lineare Rückstellkräfte, die direkt proportional zur Auslenkung sind.

Frage 12

Was sind die Rückstellkräfte beim harmonischen Oszillator?

Antwort

Lineare Rückstellkräfte, die proportional zur Auslenkung des Systems sind.

Frage 13

Was ist eine anharmonische Schwingung?

Antwort

Eine Schwingung, bei der die Rückstellkraft nicht proportional zur Auslenkung ist.

Frage 14

Wie lautet die Auslenkungs-Zeit-Funktion x(t) für eine harmonische Schwingung?

Antwort

x(t) = A cos(ωt), wobei A die Amplitude und ω die Kreisfrequenz ist.

Frage 15

Wie lautet der Ausdruck für ω^2 beim horizontalen Federpendel?

Antwort

ω^2 = D/m.

Frage 16

Wie lautet der Ausdruck für ω^2 beim Fadenpendel?

Antwort

ω^2 = g/l.

Frage 17

Wie lautet der Ausdruck für ω^2 im elektrischen Schwingkreis?

Antwort

ω^2 = 1/LC.

Frage 18

Wie lauten die Bewegungsgleichungen für den harmonischen Oszillator?

Antwort

Sie beschreiben die Dynamik des Systems unter harmonischen Bedingungen.

Frage 19

Wie lautet der Ausdruck für die Energie E in einer gespannten Feder?

Antwort

E = 1/2 D x^2.

Frage 20

Was sind die Ausdrücke für die kinetische und potentielle Energie des harmonischen Oszillators?

Antwort

E_kin = 1/2 mv^2, E_pot = 1/2 D x^2.

Frage 21

Wie lautet die Auslenkungs-Zeit-Funktion x(t) für den gedämpften harmonischen Oszillator?

Antwort

Sie beschreibt die Auslenkung unter Berücksichtigung der Dämpfung.

Frage 22

Was ist der schwach gedämpfte Fall beim gedämpften harmonischen Oszillator?

Antwort

Ein Fall, in dem die Dämpfung gering ist und Schwingungen stattfinden.

Frage 23

Was ist der aperiodische Grenzfall beim gedämpften harmonischen Oszillator?

Antwort

Ein Zustand, in dem das System keine periodischen Schwingungen mehr zeigt.

Frage 24

Was ist der überdämpfte Fall beim gedämpften harmonischen Oszillator?

Antwort

Ein Fall, in dem das System sehr stark gedämpft ist und schnell zur Ruhe kommt.

Frage 25

Wie lautet die Gleichung für die Energiebilanz beim gedämpften harmonischen Oszillator?

Antwort

dE/dt = -βE, wobei β die Dämpfungskonstante ist.

Frage 26

Was versteht man unter Resonanz beim erzwungenen harmonischen Oszillator?

Antwort

Ein Phänomen, bei dem die Amplitude maximal wird bei der Resonanzfrequenz.

Frage 27

Was ist die Resonanzkatastrophe?

Antwort

Die Zerstörung eines schwingungsfähigen Systems durch übermäßige Schwingungsamplituden.

Frage 28

Was beschreibt das Superpositionsprinzip bei Schwingungen?

Antwort

Harmonische Schwingungen stören sich nicht und addieren sich einfach.

Frage 29

Was sind die drei prinzipiellen Fälle bei der Superposition von zwei harmonischen Schwingungen?

Antwort

Konstruktive Interferenz, destruktive Interferenz und keine Interferenz.

Frage 30

Welche Bedingungen müssen an die Kreisfrequenzen ω1 und ω2 gestellt werden?

Antwort

Sie müssen ein Verhältnis haben, das eine periodische Funktion ergibt.

Frage 31

Was versteht man unter Schwebung bei sich überlagernden harmonischen Schwingungen?

Antwort

Ein Phänomen, bei dem die Amplitude der resultierenden Schwingung variiert.

Frage 32

Was versteht man in der Physik unter dem Begriff Welle?

Antwort

Eine Übertragung von Energie und Impuls durch ein Medium ohne dauerhafte Verschiebung.

Frage 33

Wie unterscheiden sich Transversalwelle und Longitudinalwelle?

Antwort

Transversalwellen haben Störungen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, Longitudinalwellen parallel.

Frage 34

Welche physikalischen Größen werden von einer Welle transportiert?

Antwort

Energie und Impuls.

Frage 35

Wie ist die Wellenzahl k bei einer harmonischen Welle definiert?

Antwort

k = 2π/λ, wobei λ die Wellenlänge ist.

Frage 36

Wie lautet die Wellenfunktion ψ(x,t) für eine harmonische Welle?

Antwort

ψ(x,t) = A cos(kx - ωt).

Frage 37

Was ist der Unterschied zwischen Phasengeschwindigkeit und Teilchengeschwindigkeit?

Antwort

Phasengeschwindigkeit beschreibt die Ausbreitung der Störung, Teilchengeschwindigkeit die Bewegung der Teilchen.

Frage 38

Wie lautet die Wellengleichung für eine beliebige eindimensionale Welle?

Antwort

∂²ψ/∂t² = c² ∂²ψ/∂x².

Frage 39

Wie lautet die Wellenfunktion ψ(r,t) für eine Kugelwelle?

Antwort

ψ(r,t) = A/r e^(i(kr - ωt)).

Frage 40

In welchem Medium breiten sich Schallwellen am schnellsten aus?

Antwort

In Festkörpern.

Frage 41

Wie lautet der Ausdruck für die Energiedichte wE für eine harmonische ebene Welle?

Antwort

wE = 1/2 A² ρ ω².

Frage 42

Wie verhält sich die Intensität I(r) einer Kugelwelle als Funktion des Abstands r?

Antwort

I(r) ∝ 1/r².

Frage 43

Wie lautet die Formel für den Doppler-Effekt bei ruhendem Empfänger?

Antwort

f' = f(v + v₀)/(v - vₛ).

Frage 44

Wie lautet die Formel für den Doppler-Effekt bei bewegtem Empfänger?

Antwort

f' = f(v - v₀)/(v + vₛ).

Frage 45

Wie lautet die Formel für den Doppler-Effekt bei elektromagnetischen Wellen?

Antwort

f' = f(1 ± v/c).

Frage 46

Was sind die Bedingungen für konstruktive Interferenz?

Antwort

Der Gangunterschied d muss ein Vielfaches der Wellenlänge λ sein.

Frage 47

Was tritt bei der Reflexion einer Welle an einem festen Ende auf?

Antwort

Die Welle wird invertiert reflektiert.

Frage 48

Wie wird ein Wellenimpuls an einem losen Ende reflektiert?

Antwort

Die Welle wird nicht invertiert reflektiert.

Frage 49

Was versteht man bei der Wellenausbreitung unter Beugung?

Antwort

Die Ablenkung einer Welle beim Auftreffen auf ein Hindernis.

Frage 50

Wie lautet die Beugungsbedingung für die Lage der Minima?

Antwort

d sin(θ) = mλ, wobei m eine ganze Zahl ist.

Frage 51

Wie lautet das Brechungsgesetz von Snellius?

Antwort

n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂).

Frage 52

Was beschreibt das Phänomen der Dispersion?

Antwort

Ein Wellenpaket verändert seine Gestalt und zerfließt.

Frage 53

Was passiert mit einem Wellenpaket in einem dispersiven Medium?

Antwort

Es breitet sich unterschiedlich schnell aus und zerfließt.

Frage 54

Was versteht man unter Gruppengeschwindigkeit?

Antwort

Die Geschwindigkeit, mit der sich die Amplitude eines Wellenpakets bewegt.

Frage 55

Was versteht man unter Polarisation bei Wellen?

Antwort

Die Ausrichtung der Schwingungsebene einer Transversalwelle.

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