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Auch Äpfel haben Hertz

3.1 Deutungsversuch des Aufbaus der Moleküle

Um herauszufinden, wie sich der Schall ausbreitet, habe ich einen Apfel zweimal gemessen. Einmal mit habe ich das Mikrofon vor den Apfel gestellt, also an der Stelle, an der er von dem Pendel angeschlagen wird. Zum anderen normal dahinter. Dabei habe ich die Ergebnisse, wie in den Abbildungen X und XI zu sehen, erhalten. Daraus kann ich folgende Vermutung stellen: die Moleküle sind durch Federn verbunden (s. Abbildung XII). Bei einem frischen Apfel sind diese noch fest miteinander verbunden. So sind sie zu starken Schwingungen in der Lage. Durch chemische Reifungsprozesse beginnen diese Federn weicher zu werden. Schwingungen sind nur noch schwer möglich. Irgendwann gehen die Federn vollkommen "kaputt". Davon werden die unterschiedlich erreichten Tonhöhen eines Apfels abhängen.

Jeder Gegenstand besteht aus Molekülen. In dem einen sind sie fester aneinander gekoppelt, in einem anderen weniger fest. Durch das Klopfen des Pendels geraten die Moleküle nun in Schwingungen. Als einfaches Beispiel könnte man auch Pendel, die an einer waagerechten Stange in gleichen Abständen befestigt und durch gleichartige Schraubfedern miteinander verbunden sind, benutzen.

llaufbaugg.gif 800x218 Abb.XIII Versuchsaufbau

Wenn man das erste Pendel gleichmäßig hin und her bewegt, kommen auch die anderen Pendel zum Schwingen. Das jeweils folgende Pendels ist seinem Vorhergehenden jedoch immer ein wenig hinterher, da jedes Pendel Trägheit besitzt. Durch diese Eigenschaft entsteht eine Wellenbewegung. Man bezeichnet die Richtung, in der sich die Pendel bewegen auch als Fortpflanzungsrichtung.

ll longitudinalwelle zu 2.8.gif 600x242 Abb. XIV Longitudinalwelle

Das Zusammen- und Auseinander gehen der Pendel verläuft parallel zur waagerecht befestigten Stange. Weil dies auch die Fortpflanzungsrichtung ist, handelt es sich um eine Longitudinalwelle.
Bewegt in dem selben Versuchsaufbau das erste Pendel nicht parallel zur Stange sondern quer, bilden sich an der Längsachse "Wellentäler" und "Wellenberge".
Auch hier ist die x-Achse die Fortbewegungsrichtung, da die Pendel jedoch quer zur waagerechten Stange bewegt werden, nennt man diese Welle Transversalwelle. Diese gibt es nur in festen Körpern und nicht in Gasen oder Flüssigkeiten.

lltransversalwelle zu 2.8.gif 800x304 Abb. XV Transversalwelle

Ähnlich ist es sich auch im Apfel. Die Moleküle haben die gleiche Funktion und das gleiche Verhalten wie die Pendel in unseren Beispielen. Schallwellen sind immer eine Kombination aus Longitudial- und Transversalwelle. Beachtet werden muss, dass der Apfel nicht nur aus einer "Reihe" Moleküle besteht, sondern vielschichtig ist. Man kann erstmal das Gesetz der ungestörten Überlagerung anwenden, welches besagt, dass Wellen übereinander hinweglaufen ohne sich zu stören.
Die unterschiedlichen Ausschläge innerhalb eines Diagramms lassen sich dadurch erklären, dass die Moleküle unterschiedlich gekoppelt sind und so zu unterschiedlichen Schwingungen fähig sind. Fest aneinander gekoppelte Moleküle können schneller schwingen und so höhere Töne erzeugen als lose aneinander gekoppelte Moleküle, bei denen schnelle Schwingungen überhaupt nicht zustande kommen.


oben Autorin: Lena Lenze Web: Daniel Wagenknecht, Felix Kreit     Datum: Juni 2004. Letzte Änderung am 25.November 2004
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