Schwingungen, Wellen, Akustik: kostenloses Unterrichtsmaterial, Arbeitsblätter und Übungen

Physlet Simulations and Animations for First-Semester Physics
Große Anzahl von Java-Applets mit kurzen Erläuterungen zu den Themen Mechanik (Newtonsche Axiome, Arbeit und Energie, Kreisbewegung, Rotation, Stöße, Gravitation), Fluidmechanik, Schwingungen und Wellen und zur Thermodynamik.

Christian Andreas Doppler 1803 - 1853
Die Geschwindigkeit von Sternen im Weltall und winzig kleinen Blutkörperchen in den Adern werden nach demselben physikalischen Prinzip gemessen - dem Dopplereffekt. Benannt nach seinem Entdecker, dem österreichischen Mathematiker und Physiker Christian Andreas Doppler. Das Dopplerprinzip ist die Grundlage für viele Anwendungen in der Luftfahrt, der Medizin, der Astronomie und der Medizin. Erklärt wird auf der Website z.B. die Wirkungsweise von Radar und Echolot.

Applet zum Doppler Effekt
Sehr anschauliches Applet zum Doppler Effekt. Bedienungsanleitung in einem seperaten Fenster. Es ist nicht nur die lineare Bewegung der Schallquelle sondern auch eine zirkulare Bewegung möglich.

Stehende Welle
Eine stehende Welle entsteht aus der Überlagerung zweier gegenläufig fortschreitender Wellen gleicher Frequenz und gleicher Amplitude. Die Wellen können aus zwei verschiedenen Erregern stammen oder durch Reflexion einer Welle an einem Hindernis entstehen.Die Entstehung von stehenden Wellen und ihre Eigenschaften werden beschrieben und mit Animationen verständlich gemacht.

Reflexion am festen / losen Ende
An einem festen oder losen Ende wird eine Welle reflektiert. Wird sie in die Richtung reflektiert aus der sie gekommen ist, so überlagern (interferieren) die beiden Wellen. Als Beispiel dient hier die Ausbreitung / Reflektion einer Seilwelle, die Gesetze gelten jedoch für jede Transversalwelle.Die Reflexion einer Wellen an festen/losen Enden wird beschrieben und mit Animationen verständlich gemacht.

Schwebung
Als Schwebung bezeichnet man die Resultierende der additiven Überlagerung zweier Schwingungen, welche eine ähnliche Frequenz haben. Es entsteht eine Schwingung mit periodisch veränderlicher Amplitude.Die Entstehung einer Schwebung und ihre Eigenschaften werden beschrieben und mit Animationen verständlich gemacht.

Optisches Gitter
Ein optisches Gitter auch Beugungsgitter genannt ist eine Reihe von Spalten mit gleicher Spaltbreite und gleichem Abstand zueinander. Man bezeichnet es daher auch als Mehrfachspalt. Wie bei einem Einzel- oder Doppelspalt wird auch bei einem optischen Gitter das Licht gebeugt. Es kommt zur Interferenz und man kann das dabei entstehende Muster auf einem Schirm abbilden. Die Entstehung des Interferenzmusters wird beschrieben und mit Animationen verständlich gemacht.

Beugung am Einzelspalt
Wenn eine Wellenfront auf einen Spalt trifft, so ist laut dem huygen'schen Prinzip jeder Punkt der Wellenfront ein Ausgangspunkt einer neuen Elementarwelle. Diese Elementarwellen überlagern sich und bilden beim Auftreffen auf den Schirm ein Interferenzmuster.Die Entstehung des Interferenzmusters wird beschrieben und mit Animationen verständlich gemacht. Außerdem werden die Formeln für die Minima und Maxima hergeleitet und erläutert.

Lichtmodelle
Mit der Zeit haben Physiker immer neue Modelle entworfen, um die Eigenschaften des Lichts genauer zu beschreiben. Zunächst ging man davon aus das Licht aus Lichtstrahlen besteht, die sich geradlinig ausbreiten. Später formulierte Christiaan Huygens das nach ihm benannte Huygenssche Prinzip, welches als Grundlage der Wellenoptik gilt.Die Wellenmodelle werden beschrieben und mit Animationen verständlich gemacht.

Interferenz
Interferenz beschreibt die Überlagerung von zwei oder mehr Wellen nach dem Superpositionsprinzip. Dabei werden die Amplituden der beiden Wellen addiert.Die Interferenz von Wellen mit konstanter und variabler Phasenverschiebung wird erläutert und mit Animationen verständlich gemacht.

Schwingungen bei einer Kaffeetasse
Hier erklärt Philipp Häuser, wie Schwingungen einer Tasse entstehen und welchen Bezug sie zur Quantenphysik haben.

Gedämpfte Schwingung
Physikalische Systeme geben z.B. durch Reibung immer Energie an ihre Umgebung ab. Man bezeichnet sie daher als gedämpft.Das Federpendel als Beispiel für ein gedämpftes System wird ausführlich beschrieben und mit Animationen verständlich gemacht.

Harmonische Schwingung
Eine Harmonische Schwingung basiert auf der periodischen Energieumwandlung zwischen zwei Energieformen. Dieser Vorgang wird am Beispiel Federpendel ausführlich beschrieben und mit Animationen verständlich gemacht.

Hörexperimente mit der Soundkarte (Unterrichtseinheit)
Klasse 10Die Soundkarte eines Computers ermöglicht Versuche, in denen SchülerInnen mit dem Audio-Editor einen Hörtest generieren. Sie nehmen akustische Audiogramme auf und analysieren diese, sie messen Schallpegel und lernen die gesundheitlichen Auswirkungen von Lärm kennen. Anhand exemplarischer Fragestellungen erarbeiten sie fächerübergreifendes Wissen, für das Inhalte aus Mathematik, Biologie, Physik sowie Musik benötigt werden.

Lärm und Gesundheit - Materialien für 5. bis 10. Klassen
pdf-Datei. 230 Seiten. Hg: Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung. 2008Die Materialien sind ein Beitrag zur Lärmprävention. Dabei werden Themen der Gesundheitserziehung mit denen der Umwelterziehung interdisziplinär verbunden und für den fächerübergreifenden Unterricht in der Sek. I aufbereitet angeboten. Neben physikalischen und biologischen Aspekten der Thematik gibt es ebenso Vorschläge für den Unterricht in Erdkunde und Musik.

Sound - Klänge und Schallwellen
Die Physik der Klänge und Schallwellen wird auf dieser Seite erklärt, die von Schülern im Rahmen des ThinkQuest-Wettbewerbes erstellt wurde (englischsprachige Seiten).