So spielst du Hafenboje
- Wähle einen Versuch und lies auf der Karte die Marken am Pegel, die Stärke des Seegangs und seine Periode.
- Die Amplitude wird von der mittleren Höhe aus gemessen, nicht von oben bis unten.
- Gib deine Vorhersage ein und tippe auf Start. Die Boje schwingt maßstäblich neben dem Pegel.
- Achte auf die orangefarbenen Marken: deine Amplitude am Pegel, deine Periode im Diagramm oder deine Strecke, Geschwindigkeit oder Energie im Vergleich zur echten.
Was ist die Amplitude?
Alles, was schwingt, bewegt sich um eine Mittellage hin und her. Die Amplitude A ist der größte Abstand von dieser Mitte: Bei einer Boje auf dem Seegang, wie weit sie über die Höhe des ruhigen Wassers steigt, was genauso weit ist, wie sie darunter sinkt. Sie ist die Hälfte des Abstands von oben bis unten, den man oft Spitze-Spitze-Wert nennt. Die Periode T ist die Dauer eines vollen Auf und Ab, und bei der harmonischen Schwingung hängt sie nicht von der Amplitude ab: Ein größerer Ausschlag hat einen weiteren Weg, bewegt sich aber im gleichen Verhältnis schneller. Trotzdem ist die Amplitude wichtig. In jeder Periode legt die Boje 4·A zurück, und ihre Höchstgeschwindigkeit in der Mitte beträgt 2π·A ÷ T. Die Energie einer Schwingung wächst mit dem Quadrat der Amplitude: Doppelt so starker Seegang trägt viermal so viel Energie, dreimal so starker neunmal so viel. Dieselbe Idee misst, wie laut ein Ton ist und wie stark ein Erdbeben.
Ein fokussiertes Lernmodell
Der Seegang ist eine gleichmäßige Sinuswelle mit 8 s Periode, und die Boje folgt ihr genau und hebt und senkt sich mit dem Wasser am Pegel. Es zählt nur die Auf-und-ab-Bewegung; die Welle läuft vorbei, ohne die Boje mitzunehmen. Die Höhen am Pegel sind maßstäblich und vom Meeresboden bei 0 m gemessen. Die Energie eines Seegangs pro Quadratmeter ist ½·ρ·g·A², mit Meerwasser von 1025 kg/m³ und g = 9,8 m/s². Die Durchgänge dauern eine oder zwei Perioden oder für die Strecke eine Minute und laufen 2- bis 6-mal schneller als in Echtzeit. Antworten auf 2 % genau sind richtig.