Stehende Wellen

Auch im Mikrowellenherd bilden sich durch Reflexionen stehende elektromagnetische Wellen aus. Das bedeutet, dass die Speisen an manchen Stellen stark erhitzt werden (Schwingungsbauch), und an anderen gar nicht (Schwingungsknoten). Deshalb dehnen sich auch die Marshmallows unterschiedlich stark aus (F22). Damit die Speisen gleichmäßig erwärmt werden, gibt es eben den Drehteller!

Marshmallows in der Mikrowelle

Der Grundton einer Luftsäule hängt von ihrer Länge ab und ob sie gedeckt ist oder nicht. Auch für stehende Wellen gilt die Gleichung `v = f \cdot \lambda`. Die Schallgeschwindigkeit bei Zimmertemperatur beträgt 342 m/s. Eine Schallwelle mit 440 Hz hat eine Länge von 0,77 m. Eine offene 440-Hz-Pfeife muss daher rund 39 cm hoch sein und eine gedeckte 19 cm.

Eine Glasflasche ist wie eine unten gedeckte Pfeife (also oben offen und unten geschlossen). Es passt eine Viertelwelle in sie hinein. Ist sie 26 cm hoch, so kannst du einen Ton mit rund 330 Hz erzeugen. Je höher die Flüssigkeit in ihr ist, desto höher ist auch der erzeugte Ton. Das ist der Grund, warum beim Einfüllen einer Flasche das Geräusch immer höher wird (F25).

Welches ist die tiefste Resonanzfrequenz einer Hohlmaus mit 8 cm Länge?

Eine Maus kann niemals so brüllen wie ein Löwe (F27)! Selbst wenn sie völlig hohl wäre, würde nur eine Viertelwelle von 8 cm in sie hineinpassen. Die tiefste Frequenz, die sie dann verstärken kann, ist rund 1070 Hz. Auch eine Hohlmaus hätte also eine Fistelstimme.

Auch in Seen können stehende Wellen mit rund 1 m Höhe entstehen. Man nennt sie Seiches (sprich „ßäsch„). Diese werden aber nicht durch die Gezeiten ausgelöst (F28), sondern durch Wind, Druckschwankungen oder Bebenwellen. Aus allen Frequenzen verstärkt der See nur bestimmte - wie bei der Flasche.

Stehende Welle in einem See. In diesen passt eine halbe Welle, wie bei einer offenen Orgelpfeife. In der Seemitte befindet sich ein Knoten.

Die Schwingungsdauer eines Seiches lässt sich einfach abschätzen. Der Bodensee ist rund 50 km lang und hat eine durchschnittliche Wassertiefe von 90 m. Eine Flachwasserwelle kann sich daher mit 30 m/s (= 108 km/h) ausbreiten (rechne nach). Für einmal Hin- und Zurückschaukeln benötigt die Welle daher etwas weniger als eine Stunde.

Auch die Sonne wirkt als Resonanzkörper für Schallwellen, die durch die Konvektion im Sonneninneren erzeugt werden und eine verwirrende Vielfalt von Mustern stehender Wellen bilden (folgende Abb.). Die Sonne ist also eine Art 3-dimensionaler Riesengong.

Das komplexe Muster der stehenden Wellen auf der Sonnenoberfläche.