Hallo, ich benötige eine Erklärung für die Tatsache, dass eine Schallwelle in einem Rohr (kundtsche Röhre) am offenen Ende reflektiert wird.
Meine Ideen:
Man würde vermuten, dass die Energie der Welle einfach weiterläuft,also aus dem Rohr heraus und es so nicht zu stehenden Wellen kommen kann.
Vielen Dank
Hallo,
Hallo, ich benötige eine Erklärung für die Tatsache, dass eine
Schallwelle in einem Rohr (kundtsche Röhre) am offenen Ende
reflektiert wird.
Das scheint eine Resonanzerscheinung zu sein.
Gruß:
Manni
Hallo,
ich benötige eine Erklärung für die Tatsache, dass eine
Schallwelle in einem Rohr (kundtsche Röhre) am offenen Ende
reflektiert wird.
Ja, sehr hübsche Versuche diese
Meine Ideen:
Man würde vermuten, dass die Energie der Welle einfach
weiterläuft,also aus dem Rohr heraus und es so nicht zu
stehenden Wellen kommen kann.
so würde man sicher denken, wenn man das Ergebnis nicht wüsste 
Nun ist es so, dass bei jeglichen Wellen an Grenzflächen
(Grenzfläche = Übergang auf ein Medium mit anderer Dichte,
in dem Fall konkret akustische Dichte) Reflexion und
http://de.wikipedia.org/wiki/Reflexion_%28Physik%29
Transmission auftreten (natürlich gibt es auch Absorbtion,
und weitere Effekte nur sind diese hier nicht relevant).
Das Verhältnis Refl./Trans. wird unter anderem durch das
Verhältnis der Dichteunterschiede bestimmt.
Durch die Beobachtung und die Berücksichtigung der Wellenlehre
kann man also nur einen Schluss ziehen: Am Rohrende sieht der
Schall eine Grenzfläche zu einem Medium mit anderer akustischer
Dichte.
Nun ist das auch noch keine wirkliche Erklärung, aber wenn du
dir die konstruktiven Eigenschaften der Röhre insbesondere
auch im Verhältnis zu den Wellenlängen der Schwingungen
anschaust, fällt auf, das die Schwingungen im Rohr quasi
nur einen Freiheitsgrad zur Ausbreitung haben, diese Bedingungen
sich aber am Rohrende schlagartig ändern.
Das muß dann wohl der Grund für die akustische Grenzfläche
am Rohrende sein.
Eine ähnlichen Effekt, den man erst mal nicht verstehen kann,
ist die Refexion eines elektrischen Impulses (Welle) an
einem Leitungsende.
http://de.wikipedia.org/wiki/Reflexion_%28Physik%29#…
Ist ein Leitungsende offen, kann man das noch einsehen.
Der elektrische Impuls oder Welle dreht um und läuft zurück.
Weniger einsichtig wird jeder normale Bürder sein,
wenn man erklärt, dass der Impuls auch an einem Kurzschluss
vollständig reflektiert wird.
Da würde doch jeder normale Mensch denken, der Impuls
würde auch „kurzgeschlossen“ und muß vernichtet sein
Ist aber natürlich auch nicht der Fall.
Gruß Uwi
Hallo,
Das scheint eine Resonanzerscheinung zu sein.
das ist keine Erklärung,
denn die Resonanz entsteht ja erst aus der Überlagerung
von hin- und rück-laufenden Wellen.
Gruß Uwi
Hallo,
jede Schallwelle reflektiert bei einer sprunghaften Änderung der Impedanz. Ist das Rohr offen oder geschlossen, erfolgt in beiden Fällen eine Reflexion. Beim offenen Rohr besteht am Rohrende der Übergang zwischen der Impedanz des Rohres und dem freien Schallfeld. Lediglich beim Abschluß des Rohres mit dem Wellenwiderstand kann die Reflexion verhindert werden.
Gruß
Pauli
Mal ein Versuch
Hallo George,
ich benötige eine Erklärung für die Tatsache, dass eine
Schallwelle in einem Rohr (kundtsche Röhre) am offenen Ende
reflektiert wird.
ich kenne jetzt die Kundsche Röhre nicht wirklich, aber Uwis und paulis Antworten helfen mir jedenfalls auch nicht weiter.
Meine Ideen:
Man würde vermuten, dass die Energie der Welle einfach
weiterläuft,also aus dem Rohr heraus und es so nicht zu
stehenden Wellen kommen kann.
Da vergisst du, das Wellen immer aus einem Wechselspiel von Druck und Bewegung bestehen. Wenn also eine Menge Luft aufgrund ihrer Bewegung aus dem Rohrende herausströmt, bleibt ein Unterdruck, der aus der Umgebung des Rohrendes aufgefüllt wird. Also dann, wenn die Bewegung aus dem Rohr erlahmt ist und der Unterdruck folgt. * So gesehen ist ein offenes Ende eines Rohres genauso ein Reflektionspukt wie ein geschlossenes. Bis auf eine Phasenverschiebung von irgendwas, Pi meine ich, also eine halbe Phase, aber ohne Gewähr.
Vielen Dank
Nun ja, war aus’m (vollen) Bauch, ohne tiefes Nachdenken, aber vielleicht zum Weiterforschen geeignet.
Zoelomat
* Wenn kein Ende wäre, könnte genau dieses Rückströmen nicht erfolgen, weil die Luft, als Teil der Welle, ja grad im Vorwärtsstrom ist.
Hallo,
die Erläuterung
„Wenn also eine Menge Luft aufgrund ihrer Bewegung aus dem Rohrende herausströmt, bleibt ein Unterdruck, der aus der Umgebung des Rohrendes aufgefüllt wird.“
ist so nicht korrekt. Da strömt nichts aus dem Rohr raus. Bei der Schallwelle wird zwischen Schalldruck und Schallschnelle unterschieden. Die Schallschnelle beschreibt die Bewegung der Luftteilchen, die lediglich oszillieren, ansonsten aber an ihrem Ort bleiben (Longitudinalwelle).
Wenn das mit der Impedanzänderung am Rohrende und der damit verbundenen Reflexion nicht verstanden wird, hilft vielleicht der Vergleich mit einem Antennenkabel, welches ebenfalls korrekt abgeschlossen werden muß, um Reflexionen zu vermeiden.
Gruß
Pauli
Hallo,
Da vergisst du, das Wellen immer aus einem Wechselspiel von
Druck und Bewegung bestehen.
Die Luftsäule hat eine gewisse Eigenfreuenz. Hast du einen Schwingungserreger, der in der Nähe der Eigenfrequenz dieser Luftsäule betrieben wird, kommt es zu Resonanzeffekten und solchen stehenden Wellen.
Die Säule ist wie eine Feder und Masse. Wird dieses System angeregt, kann es auch zu Resonanzerscheinungen kommen.
Das ist z.B. eine (gefürchtete) Erscheinung in langen betonierten Förderbandkanälen (z. B. unter einer Reihe von Schachtöfen oder bei Kohle- Rundmischlagern mit anschließendem Bandkanal) oder auch bei Förderbandbrücken, wenn in diesen Einrichtungen Schwingförderrinnen mit z.B. ca. 1000 Upm betrieben werden.
Dann gibt es dort Stellen, an denen du es wegen des „Wummerns“ nicht aushalten kannst. Es kann körperliches Unwohlsein, Übelkeit u. gesundheitliche Schäden hervorrufen (Bauchraum).
Selbst erlebt.
Gruß:
Manni
Hallo,
Die Luftsäule hat eine gewisse Eigenfreuenz.
Hast sie nicht. Welche sollte das sein?
Wie man im Experiment sehen kann, bekommt man eine
stehende Welle wenn das Vielfache der Wellenlänge
zufällig mit der Rohrlänge übereinstimmt.
Hast du einen
Schwingungserreger, der in der Nähe der Eigenfrequenz :dieser Luftsäule betrieben wird,
Wenn bei dem Versuchsaufbau kein kein Lautsprecher
am anderen Ende schwingt, geht da auch gar nichts!
Wie ich unten schon geschrieben hatte, geht das ganze
nur deshalb, weil es eine Reflexion am Ende des
Rohres gibt.
Das ist die Ursache der Reflexion und der Überlagerungen zu stehenden Wellen.
Die Säule ist wie eine Feder und Masse.
???
Das ist ein falsches Modell!
Wird dieses System
angeregt, kann es auch zu Resonanzerscheinungen kommen.
Wie den?
Das Rohr könnte zuällig mit in Resonanz schwingen,
aber das hat mit den stehenden Luftwellen nichts
direkt zu tun.
Dann gibt es dort Stellen, an denen du es wegen des „Wummerns“
nicht aushalten kannst. Es kann körperliches Unwohlsein,
Übelkeit u. gesundheitliche Schäden hervorrufen (Bauchraum).
Dann ist es aber wohl so, dass in Resonanz schwingende
Maschinenteile als Anreger für die Luftsäule dienen,
aber die Luftsäule selbst nicht für die Resonanz
verantwortlich ist, den diese ist ein
Konstruktionsmerkmal der Maschinenteile.
Gruß Uwi
Bitte nicht missverstehen !!
„Wenn also eine Menge Luft aufgrund ihrer Bewegung aus dem
Rohrende herausströmt, bleibt ein Unterdruck, der aus der
Umgebung des Rohrendes aufgefüllt wird.“ist so nicht korrekt. Da strömt nichts aus dem Rohr raus. Bei
der Schallwelle wird zwischen Schalldruck und Schallschnelle
unterschieden. Die Schallschnelle beschreibt die Bewegung der
Luftteilchen, die lediglich oszillieren, ansonsten aber an
ihrem Ort bleiben (Longitudinalwelle).
Wenn das Rohr endet, strömt natürlich Luft rein und raus. Und was eine Welle ist, das weiß ich schon.
Falls du es nicht verstanden hast, meine Aussage ist folgende:
In einem geschlossenen Rohr sorgt ein ausballanciertes Vehältnis von Dichte- und Schnelleänderungen dafür, dass Wellen nicht rückwärts laufen. Jede Störung, ob offenes oder geschlossenes Rohrende stören dieses einheitliche Vorwärts.
Das ist so simpel und für alle Wellen gültig, dass du selbst drauf hinweist, aber es in meinem Beitrag nicht erkennst.
trösten
Hallo,
ich kenne jetzt die Kundsche Röhre nicht wirklich,
aber Uwis und paulis Antworten helfen mir jedenfalls
auch nicht weiter.
eigentlich kann Naturwissenschaft sowieso nicht
erklären, warum etwas genau so passiert,
wie es die Naturgesetze beschreiben.
Man kann da immer tiefer gehen und kommt doch immer
wieder zum dem Schluss, dass man am Ende nur
feststellen kann, es ist wie es eben ist.
Gruß Uwi
rösten ist überflüssig und fehl am Platz
eigentlich kann Naturwissenschaft sowieso nicht
erklären, warum etwas genau so passiert,
wie es die Naturgesetze beschreiben.
Das gilt nur für die Naturgesetze im engeren Sinn, und auch nur für’s Jetzt. Niemand weiß, warum Masse den Raum krümmt, warum sich Elektrische Ladungen anziehen oder abstoßen.
Man kann da immer tiefer gehen und kommt doch immer
wieder zum dem Schluss, dass man am Ende nur
feststellen kann, es ist wie es eben ist.
Da liegst du ziemlich daneben, oder schränkst den Begriff der Naturwissenschaften unnötig und m.E. unzulässig ein.
Natürlich beruht alles auf ein paar Handvoll grundlegender Naturgesetze, aber Astronomie, Biologie, Chemie oder Geologie behandeln Themen, die die Menschen interessieren, und denen ein Hinwis auf die grundlegenden Naturgesetze nun wahrlich nicht gerecht wird.
In der Spanne, die ich andeutete, arbeiten Millionen von Wissenschaftlern, und noch mehr Halbgebildete wie ich, die eben zu erklären versuchen, wie Naturphänomene auf die Grundgesetze zurückzuführen sind.
Wenn dich das nicht interessiert, gibt es nur zwei Möglichkeiten, es interesiert dich nicht, oder du hast die Weisheit mit Löffeln gefressen, wie man so sagt.
Gruß, Zoelomat
Naturwissenschaften, Erkenntnishorizont
Hallo,
„rösten“ wollte ich niemanden!
Das gilt nur für die Naturgesetze im engeren Sinn,
und auch nur für’s Jetzt.
Niemand weiß, warum Masse den Raum krümmt,
warum sich Elektrische Ladungen anziehen oder abstoßen.
Eben.
Naturwissenschaften beschreiben die Natur, aber
sie können nicht erklären, warum die Naturgesetze
so wirken, wie sie eben zu beobachten sind!
Wer anderes behauptet, steht außerhalb der NaWi.
Man kann da immer tiefer gehen und kommt doch immer
wieder zum dem Schluss, dass man am Ende nur
feststellen kann, es ist wie es eben ist.Da liegst du ziemlich daneben, oder schränkst
den Begriff der
Naturwissenschaften unnötig und m.E. unzulässig ein.
Keinesfalls!
Naturwissenschaft ist nicht Theologie und auch nicht
Philosophie. Dort werden Erklärungsversuche für das
„WARUM“ gegeben.
Natürlich beruht alles auf ein paar Handvoll :grundlegender Naturgesetze, aber Astronomie, Biologie,
Chemie oder Geologie behandeln Themen, die die
Menschen interessieren, und denen
ein Hinwis auf die grundlegenden Naturgesetze nun
wahrlich nicht gerecht wird.
Nichts anderes behaupte ich.
Naturgesetze in ihren unendlich vielen Variationen
und Kombinationen zu beschreiben ist nicht trivial.
Das „Warum“ wird dabei nicht wirklich beantwortet,
sondern immer nur Kausalzusammenhänge, die auf
bekannten Gesetzmäßigkeiten beruhen oder neue
Zusammenhänge aufzeigen.
In der Spanne, die ich andeutete, arbeiten Millionen
von Wissenschaftlern, und noch mehr Halbgebildete
wie ich, die eben zu erklären versuchen, wie
Naturphänomene auf die Grundgesetze zurückzuführen
sind.
Ja und? Das beantwortet nicht die Fragen nach dem
Warum? Es wird immer nur das Wie beantwortet!
Diese Frage sind grundsätzlich nicht Inhalt von NaWi:
Dazu kommt ein Postulat der Naturwissenschaften, dass
es erst möglich macht, z.B. Astronomie und Astrophysik
zu betrieben:
„Naturgesetze wirken überall im Universum gleich“.
Warum das so ist, kann kein Naturwissenschaftler
begründen. Man kann nur zeigen, dass dieses Postulat
gut begründet ist.
Wenn dich das nicht interessiert, gibt es nur zwei
Möglichkeiten, es interesiert dich nicht, oder du
hast die Weisheit mit Löffeln gefressen,wie man so sagt.
Na wenn du meinst?
Deine Vorstellung von NaWi scheint mir etwas seltsam.
Zum Thema zurück: Warum an einem offenen Rohr sich
die akustische Impedanz ändert, kann man nun auf
tiefere Zusammenhänge zurückführen, aber man kommt
egal wie lange man forscht, am Ende immer zu dem
Schluss, das man nur feststellen kann:
„Es ist so wie es eben ist“!
Wie tief man da geht, ist abhängig von den Intentionen
des Fragestellers. Man kann das Wellenmodell nehmen
und gut, aber man kann auch bis tief in die
Quantenphysik eintauchen. Es ist nur eine Frage des
Aufwandes und Interesses, wo man seine
Erkenntnisgrenze findet. Für einen Schüler macht es
aber eher keinen Sinn, von der Akustik in die
Quantenphysik abzugleiten, um zu erklären, warum
im Kund’schen Rohr eine Welle reflektiert wird, oder?
Gruß Uwi