Cremlingen- Schandelah

3.2 Mechanische Wellen
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Einfache Welle, Reflexion am festen Ende
Gegenläufige Überlagerung
Zirkular-polarisierte Welle
Wellenmaschine, Simulationsprogramm PC 84 31 800
3,5’’ Diskette
zur Demonstration und interaktiven Erarbeitung von Phänomenen bei der
Ausbreitung von Wellen und deren Störungen.
Wo die herkömmliche Wellenmaschine versagt, beginnen die Möglichkeiten
dieses Simulationsprogramms. Es bietet eine ideale Ergänzung zum
Realexperiment.
Mit Hilfe des Programms kann sowohl das Prinzip der ungestörten Überlagerung
(Superposition) erarbeitet als auch die Ausbreitung von Wellen
und deren Störungen nur aufgrund dynamischer Grundregeln mit einem
einfachen Halbschrittverfahren berechnet und gezeigt werden. Insbesondere
die Tatsache, daß die zwei so verschiedenen Vorgehensweisen das
gleiche Ergebnis liefern, kann sehr gut demonstriert werden. Dies eröffnet
dem Anwender die Möglichkeit, vor allem auch solche Versuche durchzuführen,
bei denen das einfache Überlagerungsmodell nicht mehr anwendbar
ist (z.B. verschiedene Massenbelegung des Wellenträgers, Dämpfung).
Bei der ungestörten Überlagerung können sowohl die Komponenten als
auch die Resultierende am Bildschirm übereinander dargestellt werden
(sowohl als Transversal-, als Longitudinal- als auch in beiden Formen
zusammen). Reflexionen am festen und losen Ende, Schwebungen sowie
das Zustandekommen von stehenden Wellen können Schritt für Schritt
untersucht werden.
Mit dem dynamischen Teil des Programms können die Reflexionserscheinungen
nur aufgrund der Grundregeln eindrucksvoll gezeigt und durch
schrittweise Durchführung der Versuche leicht verstanden werden.
Selbstverständlich können auch Effekte beim Übergang in Medien anderer
Dichte, wie beispielsweise Teilreflexionen, die bei Experimenten mit
einer realen Wellenmaschine nicht gezeigt werden können, gut erkannt
werden. Auch die Änderungen von Ausbreitungsgeschwindigkeit und
Amplitude und deren Rückänderungen beim Übergang in ein Medium mit
der ursprünglichen Dichte sind darstellbar.
Zusätzlich können Dämpfungen (proportional zur Teilchengeschwindigkeit
v, proportional zu v 2 und unabhängig von v (“Gleitreibung”) einbezogen
und die daraus resultierenden Amplituden- bzw. Formänderungen
beobachtet werden.
Zum besseren Vergleich können auch zwei oder drei verschiedene Experimente
gleichzeitig durchgeführt und so die Auswirkungen von Parameteränderungen
leicht erkannt werden.
Ein besonderer Darstellungsmodus (dreidimensional) erlaubt darüber
hinaus, aufgrund von Phasenverschiebungen beim Durchgang durch
Medien verschiedener Dichte, das Entstehen von z.B. zirkularpolarisierten
Wellen aus linearpolarisierten zu zeigen.
Wellenformen:
Sinus, Dreieck, Rechteck, Trapez, Impuls (insgesamt 80 verschiedene
Wellenformen)
Versuche:
Ausbreitung von Störunge/ Wellen – Reflexion am festen/losen Ende –
Überlagerung gegenläufiger Störungen/Wellen – stehende Wellen –
Schwebungen – Dämpfung – Brechung, Doppelbrechung – Amplitudenmodulation
u.a. (insgesamt 45 voreingestellte Versuche)
Darstellung:
Ausbreitung als Film – Einzelschritt oder Momentaufnahme – zwei Marken
beliebig positionierbar – ein-, zwei- oder dreikanalig, 1 ... 30 Perioden
pro Kanal
Parameter:
Amplitude, Phase, Masse, Kopplung, Dämpfung – sind nach Art und Verhältnis
beliebig veränderbar.
Hardware: PC/XT/AT mit MS-DOS
Arbeitsspeicher: 512 kB
Laufwerke: 5,25" / 360 kB oder 3,5" / 720 kB
Video-Adapter: CGA-,EGA-,VGA-Karte oder Herkules-Karte
(wird vom Programm automatisch erkannt
oder im Installationsprogramm eingeben)
Ausgabegerät: Matrixdrucker
Eine Anleitung zum Programm gehört zum Lieferumfang.
ELWE