Fragen 11
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Wellen

Gymnasium 1. Physik GYM PAM 2

Ein Physik-Kwiiz (Sekundarstufe II) zu Wellen: Energietransport ohne Materietransport, die Beziehung v = λ f, Schallausbreitung, Doppler-Effekt, Resonanz, Echo und Beugung. Mit echten Überraschungen (die Stille des Weltraums, die Sirene, die ihren Ton ändert, der Schall, der im Wasser schneller ist, die Brücke, die durch Resonanz einstürzt, die Rotverschiebung der Galaxien) und etwas Rechnen.

Lernziel · Gymnasiallehrplan

GYM PAM 2 — Schwerpunktfach: Physik und Anwendungen der Mathematik.

Vorschau der Fragen

1Im Weltraum erzeugt die Explosion eines Sterns keinen Schall, den ein vorbeifliegendes Raumschiff hören könnte.
RichtigFalsch
2Wenn eine Welle kilometerweit über den Ozean läuft: Was bewegt sich wirklich von einem Ende zum anderen?
Energie; das Wasser selbst hebt und senkt sich an OrtEine Wassermasse, die sich wirklich zur fernen Küste bewegtDas Oberflächenwasser, vom Wind vorwärtsgetriebenDer Druck, der das Wasser vor der Welle allmählich zusammenpresst
3Eine Welle hat eine Wellenlänge von 1.5 m und eine Frequenz von 200 Hz. Wie gross ist ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit (in m/s)?

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4Schall breitet sich in Luft schneller aus als in Wasser.
RichtigFalsch
5Warum klingt die Sirene eines Krankenwagens höher, wenn er sich nähert, und tiefer, wenn er sich entfernt?
Sein Tempo wird zum Schall addiert, wenn er kommt, und abgezogen, wenn er gehtDie Wellen werden beim Nähern gestaucht, beim Entfernen gedehntDie Lautstärke steigt und sinkt, und das Ohr verwechselt sie mit der TonhöheDas Echo der Sirene an den Gebäuden verschiebt den wahrgenommenen Ton
6Du siehst einen Blitz und hörst den Donner 6 s später. In welcher Entfernung (in m) hat der Blitz eingeschlagen? (Schallgeschwindigkeit ≈ 340 m/s)

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7Ordne jedem Wellenphänomen ein konkretes Beispiel zu.

Paarweise zuordnen:

TransversalwelleLongitudinalwelleEchoBeugung
deine Stimme kommt vom Felsen zurückder Buckel auf einem geschüttelten SeilSchall, der um eine Mauerecke gehtSchall: Luft verdichtet, dann verdünnt
8Das menschliche Ohr kann jeden Schall hören, sofern er nur laut genug ist.
RichtigFalsch
9Warum muss eine Truppe Soldaten beim Überqueren einer Brücke den Gleichschritt aufgeben?
Das regelmässige Stampfen der Schritte lässt den Brückenboden reissenDie Last einer dichten Gruppe übersteigt die Tragfähigkeit der BrückeIhr Takt kann mit der Brücke in Resonanz geraten und sie erschütternDie Stosswelle jedes Schritts wird an den Pfeilern der Brücke reflektiert
10Du rufst gegen eine Felswand, und dein Echo kommt 3 s später zurück. Wie weit (in m) ist die Felswand entfernt? (Schallgeschwindigkeit ≈ 340 m/s)

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11Das Licht ferner Galaxien ist ins Rote «gedehnt» (zu grossen Wellenlängen verschoben). Was schliessen die Astronominnen und Astronomen daraus?
Dass diese Galaxien vor allem aus roten, kühlen Sternen bestehenDass das Licht unterwegs Energie verliert und rot wird («müdes Licht»)Dass intergalaktischer Staub das Blau filtert und nur Rot durchlässtDass sich diese Galaxien entfernen: Das Universum dehnt sich aus

Die richtigen Antworten entdeckst du beim Spielen.