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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 14:01 Fr 04.01.2008 | | Autor: | Salo89 |
| Aufgabe | Zwei gleiche, beidseitig offene, 1,5m lange Glasrohre werden von zwei phasengleich schwingenden Lautsprechern zu Resonanz angeregt. Die Wellenlänge beträgt dabei [mm] \lambda [/mm] = 1,00m. Die beiden druckempfindlichen Mikrofone [mm] M_{1} [/mm] und [mm] M_{2} [/mm] stören die Schallfelder in den beiden Rohren nicht.
Zunächst ist nur [mm] M_{1} [/mm] an die y-Ablenkung eines Oszilloskops angeschlossen. Die Zeitablenkung ist ausgeschaltet. Man schiebt [mm] M_{1} [/mm] längs der x-Achse durch das Rohr.
(a) Für welche Positionen des Mikrofons [mm] M_{1} [/mm] ist die Strichlänge auf dem Oszilloskop maximal? |
Hallo!
Mein Problem ist, dass ich nicht weiß, wie ein Oszilloskop funktioniert. Was ist die y- und x-Ablenkung an dem Oszilloskop? Was ist der Unterschied? Was ist die Zeitablenkung? Und warum erscheint auf dem Bildschirm ein Strich?
Ich würde mich freuen, wenn mir jemand hilft das zu verstehen.
Liebe Grüße
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
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Hallo!
Du kennst doch sicher ein EKG aus diversen Krankenhausfilmen.
Man hat vereinfacht gesagt zwei Elektroden auf der Brust kleben, zwischen denen es Spannungsdifferenzen durch den Herzschlag gibt.
Auf dem Monitor siehst du den Lichtfleck, wie er immer von links nach rechts wandert, und dann wieder von links anfängt. Das ist die x-Ablenkung.
Die Ausschläge nach oben und unten zeigen dir die gemessene Spannung an. Das ist die y-Ablenkung.
Das ist zunächst mal auch das, was ein Oszilloskop macht. Es hat einen Eingang, an den du eine sich zeitlich ändernde Spannung anlegst, und du bekommst einen Lichtpunkt, der stets von links nach rechts wandert. Seine y-Ablenkung zeigt dir also den zeitlichen Verlauf der Spannung an.
Dann hat jedes Oszi noch einen zweiten Eingang, man kann also zwei Spannungen gleichzeitig anzeigen, und sieht dann zwei Linien gleichzeitig auf dem Schirm.
Es gibt dann noch einen speziellen Modus, das ist der xy-Modus. Hier wird die x-Ablenkung, also die horizontale Bewegung, nicht mehr vom Oszi selbst erzeugt, sondern z.B. vom zweiten Eingang. Das heißt, die Auslenkung in x-Richtung zeigt die die Spannung am zweiten Eingang, die Auslenkung in y-Richtung die Spannung am ersten Eingang:
[mm] \vektor{x\\y}=\vektor{U_2\\U_1}
[/mm]
In deinem Fall ist es aber so, daß man die Zeitablenkung, also die automatische Bewegung von links nach rechts, abgeschaltet hat. Das heißt, der Lichtfleck bewegt sich nur nach oben oder unten, je nachdem, welche Spannung das Oszi grade mißt. Du du hier ne schnelle Schwingung mißt, siehst du das als senkrechten Strich. Mit Zeitablenkung würdest du eine Sinuskurve sehen können.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 16:11 Fr 04.01.2008 | | Autor: | Salo89 |
| Aufgabe | [mm] M_{1} [/mm] bleibt an die y-Ablenkung angeschlossen. [mm] M_{2} [/mm] wird zusätzlich an die x-Ablenkung des Oszilloskops angeschlossen. Bei verschiedenen Stellungen erhält man folgende Schirmbilder, jeweils mit maximaler Strichlänge:
1. senkrechter Strich
2.Strich im 45-Grad-Winkel von links unten nach rechts oben
3.Strich im 45-Grad-Winkel von links oben nach rechts unten
(b) Geben Sie für jedes Schirmbild zwei Möglichkeiten an, an welchen Positionen sich [mm] M_{1} [/mm] und [mm] M_{2} [/mm] befinden können. Begründen Sie ihre Antwort.
Die beiden Mikrofone stehen nun bei [mm] x_{3}=0,30m [/mm] und bei [mm] x_{4}=0,75m. [/mm] Die Frequenz wird so gewählt, dass auf dem Schirm ein Punkt zu sehen ist.
(c) Geben Sie zwei mögliche Frequenzen an [mm] (c=340\bruch{m}{s}). [/mm] |
Hallo!
erst mal vielen dank für die antwort. sie hat mir sehr weitergeholfen.
Doch jetzt hab ich eine weitere frage. Würde mich auch hier über Hilfe freuen.
Meine bisherigen Lösungsansätze:
(a) 1. [mm] M_{2} [/mm] befindet sich an einem Maximum und [mm] M_{1} [/mm] zwischen einem Maximum und einem Minimum.
2. Beide Mikrofone befinden sich an einem Minimum oder beide an einem Maximum.
3. Die Anschlüsse eines Mikrofons wurden vertauscht.
Bei (b) habe ich nichts und komme auf keinen Ansatz.
Stimmen meine Lösungen so? Ich finde allerdings jeweils keine zweite Möglichkeit.
Vielen Dank für die Hilfe.
Liebe Grüße
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Hallo!
kannst du deine Begriffe für Maximum und Minimum etwas präziser ausdrücken bzw sagen, was damit gemeint ist? Es ist nämlich sonst recht verwirrend. Ich denke ich weiß, was du damit meinst, denn dann machen deine Lösungen auch Sinn. Kennst du die Begriffe Wellenbauch und -knoten?
Ansonsten stimmt das größtenteils, außer bei der b.3 : Deine Lösung ist zwar auch richtig, aber es geht nicht um die Bedienung des Oszis, sondern um die Wellen. Wir sehen jetzt also
[mm] \vektor{\sin t \\ -\sin t}
[/mm]
was einerseits durch Verpolung autreten kann. Gibts noch andere Möglichkeiten? Schau dir deine Lösung für b.2 an, dann springt die die Lösung für b.3 quasi ins Gesicht!
c)
Hier mußt du mit dem "zwischen Minimum und Maximum" arbeiten. In Aufgabe b.1 hast du erkannt, daß ein Mikro an so ner Stelle liegen muß. Hier müssen beide an so ner Stelle liegen, und damit bekommst du Informationen über den Abstand zwischen den beiden Stellen.
Wie gesagt, deine Ideen sind eigentlich gut, aber versuch es mal mit Wellenbäuchen und -knoten. Und insbesondere: was ist der Unterschied zwischen zwei direkt nebeneinander liegenden Bäuchen?
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 19:22 Fr 04.01.2008 | | Autor: | Salo89 |
Hallo!
Die Begriffe Wellenbauch und -knoten kenne ich. Da in der Aufgabenstellung nur von Druckminima und -maxima die Rede ist, hab ich das jetzt auch so verwendet. Also mit einem Minimum meine ich einen Druckknoten, und mit Maximum meine ich einen Druckbauch.
Aber ein Druckbauch liegt ja immer an einem Wellenknoten und umgekehrt. Jetzt bin ich mir nicht sicher ob wir beide das gleiche meinen...
Was ist denn eigentlich das hier:
$ [mm] \vektor{\sin t \\ -\sin t} [/mm] $
Ich kenne das gar nicht. Und was meinst du mit Verpolung?
Und von welchen Möglichkeiten sprichst du? Sorry aber da versteh ich nur Bahnhof.
b)
Ich hab hier jetzt noch folgende Aussagen dazugeschrieben. Ich hoffe sie stimmen so:
1.1) [mm] M_{1} [/mm] befindet sich in der Mitte zwischen einem Druckbauch und einem Druckknoten und [mm] M_{2} [/mm] ist an einem Druckbauch.
1.2) [mm] M_{2} [/mm] befindet sich in der Mitte zwischen einem Druckbauch und einem Druckknoten und [mm] M_{1} [/mm] ist an einem Druckbauch.
2.1) Beide Mikrofone befinden sich an einem Druckbauch.
2.2) Beide Mikrofone befinden sich an einem Druckknoten.
3.1) Beide Mikrofone befinden sich in der Mitte zwischen einem Druckbauch und einem Druckknoten.
3.2) [mm] M_{1} [/mm] ist an einem Druckbauch und [mm] M_{2} [/mm] ist an einem Druckknoten.
c)
Hier muss ja die Frequenz so gewählt werden dass auf dem Bildschirm nur ein Punkt zu sehen ist. Heißt das dann nicht, dass sich beide Mikros an einem Druckminimum befinden müssen? Denn wenn der Druck minimal ist wird doch auch die Strichlänge auf dem Bildschirm minimal oder?
Wenn ich dann die Formel für die Frequenz nehme und das ausrechnen will spielt aber der Abstand der beiden Mikros gar keine Rolle:
[mm] f=\bruch{c}{\lambda}
[/mm]
Kann das sein? Denn die Wellenlänge ist ja laut Aufgabenstellung immer gleich.
Zum Unterschied zwischen zwei nebeneinanderliegenden Bäuchen fällt mir nur eins ein:
Sie haben den Abstand [mm] \lambda, [/mm] nämlich genau eine Wellenlänge.
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Hallo!
Ich erklärs besser nochmal
schau dir mal das Bild an:
[Dateianhang nicht öffentlich]
Die rote Kurve zeigt dir den Druckverlauf entlang der Röhre zu einem bestimmten Zeitpunkt. Zu einem späteren Zeitpunkt, nämlich exakt eine halbe Periode später, zeigt dir die grüne Kurve den Druckverlauf.
Zu allen anderen Zeitpunkten wird der Druck durch Kurven dargestellt, die irgendwo dazwischen liegen (grau angedeutet)
Du siehst, ein Druckmaximum verwandelt sich mit der Zeit in ein Maximum und dann wieder zurück in ein Minimum.
Alle Kurven kreuzen sich in bestimmten Punkten, die alle auf der Nulllinie liegen. Dies sind die Knoten, und da wirst du niemals eine Druckschwankung sehen. Genau zwischen den Knoten sind die Wellenbäuche, hier ist die Schwingung am stärksten.
Die Bäuche sind also da, wo es sowohl Druckmaxima als auch Druckminima gibt. Die Knoten sind da, wo der Druck sich nie ändert.
So, jetzt aber: Wenn sich ein Mikro an einem Knoten befindet, misst es einfach garnix. In der letzten Aufgabe steht ja, daß sich die Mikros an bestimmten Positionen befinden, sodaß rein gar nichts angezeigt wird. Das heißt, die Mikros müssen sich an solchen Knoten befinden. Du kennst damit also den Abstand zwischen zwei Knoten (du kannst wohl davon ausgehen, daß die Mikros sich an zwei benachbarten Knoten befinden), und kannst damit die Wellenlänge bestimmen. (die ist doppelt so groß wie der Abstand), und, da die Schallgeschwindigkeit angegeben ist, kannst du auch die Frequenz bestimmen.
Jetzt nochmal zu den Strichen:
1. Senkrechter Strich:
Das Mikro für die x-Auslenkung ist nicht angeschlossen oder es befindet sich an nem Knoten.
2. Strich von links unten nach rechts oben
Betrachte den Punkt oben rechts: die x-Auslenkung ist maximal, das Mikro mißt also grade den höchsten Druck. Die y-Auslenkung ist maximal, hier gilt also das gleiche. Die Mikros müssen also z.B. an den Orten sein, wo die rote Kurve ihre höchsten Punkte hat. Mit der Zeit fällt der Druck an beiden Stellen auf den kleinsten Wert ab, das gibt nen Punkt links unten, und entspricht der grünen Kurve.
3.
Wenn die x-Auslenkung ihren höchsten Wert erreicht, erreicht die y-Auslenkung grade ihren kleinsten. Hast du nun ne Idee, wo die Mikros sitzen müssen?
Das hier: [mm] \vektor{\sin t \\ -\sin t} [/mm] kannst du eigentlich vergessen, wenn du das nicht kennst.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: gif) [nicht öffentlich]
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 13:26 Sa 05.01.2008 | | Autor: | Salo89 |
Hallo
Danke schön für die ausführlichen Erklärungen und die Geduld. Ich glaube ich habe es jetzt verstanden.
Ich dachte immer das da wo das Minimum ist ist der Knoten. Aber erst jetzt ergibt das nen Sinn.
Zur Aufgabe:
Die Mikros befinden sich an [mm] x_{3}=0,30m [/mm] und [mm] x_{4}=0,75m. [/mm] Sie haben damit einen Abstand d=0,45m. Die Wellenlänge ist dann [mm] \lambda=0,90m. [/mm] Dann ist [mm] c=340\bruch{m}{s} [/mm] und [mm] f=\bruch{c}{\lambda}=378Hz.
[/mm]
Aufgabe mit den Strichen:
3. Ich denke die Mikrofonone müssen eine halbe Wellenlänge auseinander liegen. Das Mikro für die x-Auslenkung muss sich an einem Maximum befinden, und das andere am danebenliegenden Minimum.
Liebe Grüße und nochmal Danke für die Hilfe.
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Hallo!
Ja, das paßt gut, allerdings mut du noch etwas verallgemeinern.
Zu der letzten Aufgabe sollst du ja zwei passende Frequenzen angeben. Ich habe dir erklärt, daß die Mikros an zwei benachbarten Knoten sein müssen, und du dann auf deine 90cm kommst.
Aber was wäre, wenn zwischen den beiden Mikros, die weiterhin an Knoten stehen, noch weitere Knoten sind?
Genauso zum ersten Teil mit den Strichen. Grundsätzlich hast du recht, du brauchst zwei Wellenbäuche, die gegeneinander schwingen. Aber auch hier müssen es nicht unbedingt benachbarte Wellenbäuche sein, die Mikros können auch weiter auseinander sein. DU mußt hier nur aufpassen, wann der Strich wie rum liegt.
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