Warum Transversalwellen langsamer als Longitudinal

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo,

wenn man die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall(Longitudinalwellen) anschaut mit 1500m/s, dann kommt man nicht auf den Gedanken, sie mit bloßem Auge sehen zu können.
Wenn man aber einen Stein ins Wasser wirft breiten sich ja Transversalwellen aus, die man aber mit bloßem Auge verfolgen kann, wie sie sich langsam über das Wasser ausbreiten.
Warum sind denn jetzt aber die Tansversalwellen so viel langsamer als die Longitudinalwellen, wo doch die Kraftkopplung zwischen den Teilchen gleich ist.

Vielen Dank für die Antwort
Tim

#2

Hallo!

Warum sind denn jetzt aber die Tansversalwellen so viel
langsamer als die Longitudinalwellen, wo doch die
Kraftkopplung zwischen den Teilchen gleich ist.

Mitnichten.

  1. Longitudinalwellen (=Schallwellen): Die Kopplung zwischen den Wassermolekülen sind die zwischenmolekularen Kräfte zwischen den Teilchen (Van der Waals, Wasserstoffbrücken). Diese ist näherungsweise proportional zur Auslenkung eines Teilchens aus seiner Gleichgewichtslage.

  2. Oberflächenwellen: Die rückstellende Kraft ist die Oberflächenspannung. Diese ist - wenn ich mich nicht irre - umgekehrt proportional zum Krümmungsradius der Oberfläche. (Oberflächenwellen treten zum Beispiel auf, wenn ein Wassertropfen in ein volles Waschbecken fällt)

  3. Schwerewellen: Die rückstellende Kraft ist die Netto-Schwerkraft eines Volumenelements Wasser (Gewichtskraft - Auftriebskraft). (Schwerewellen sind zum Beispiel die Dünung auf hoher See). Allerdings sind Schwerewellen viel komplexer, weil ein Volumenelement an der Wasseroberfläche nicht eine einfache Auf-Ab-Bewegung vollzieht, sondern eine elliptische Bahn zurücklegt. Deswegen sind Schwerewellen auch keine Sinuswellen, sondern irgendwelche Zykloide. Jedes Kind zeichnet Wasserwellen oben spitz, weil es weiß, dass die Wellenberge schmäler sind als die Wellentäler.

Wie Du siehst gibt es mindestens drei verschiedene Arten von Wellen in Wasser, die physikalisch vollkommen unterschiedliche Ursachen haben. Daher verwundert es auch nicht, dass alle Wellen unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten haben.

Michael