Flacher Strand: Wellen, die abknicken

Ein Lernspiel als Simulation. Sag voraus, was mit Meereswellen über einer Sandbank passiert: ihre neue Wellenlänge, ihre Frequenz, der Winkel, zu dem sie abknicken, ihr neues Tempo und die Wassertiefe. Dann sieh die Wellenberge von oben.

BrechungMeereswellen

FLACHER STRAND

Neue Wellenlänge

Bereit
Aktiviere JavaScript, um die Wellen auf die Sandbank zu schicken. Anleitung und Rechenbeispiel bleiben lesbar.
Wellenberge im tiefen WasserWellenberge über der Sandbank und abgeknickter WegDeine VorhersageKante, Lot und Skala
Wellenλ₂ ÷ λ₁ = v₂ ÷ v₁

Zeit

0.00 s

t

Tempo im tiefen Wasser

— m/s

v₁

Tempo über der Sandbank

— m/s

v₂

Wellenlänge über der Sandbank

— m

λ₂

Frequenz

— Hz

f

Sag voraus, bevor du startest

Gib deine Vorhersage ein, um alles vorzubereiten. Start bleibt aus, bis es eine Antwort gibt.

Sag voraus, wie sich die Wellen über der Sandbank ändern.

Missionspunkte—

Jede Antwort muss auf 2 % genau sein: Jede bringt 100 Punkte. Richtig im ersten Durchgang bringt 50 extra. Ein Durchgang zählt, sobald er beginnt.

✓ Richtige Antwort① Auf Anhieb

So spielst du Flacher Strand

  1. Wähle einen Versuch und lies auf der Karte die Wellenlänge, die Geschwindigkeiten oder die Winkel.
  2. Nutze f₂ = f₁, λ₂ = λ₁·v₂ ÷ v₁, sin θ₁ ÷ sin θ₂ = v₁ ÷ v₂ und v = √(g·h).
  3. Gib deine Vorhersage ein und tippe auf Start. Sieh den Wellenbergen beim Überqueren der Kante zu.
  4. Vergleiche den orangefarbenen Weg oder die Marken mit dem weißen Weg und den Wellenbergen über der Sandbank.

Brechung: Wellen, die ihr Tempo ändern

Brechung ist das Abknicken einer Welle, wenn sie in einen Bereich kommt, in dem sie anders schnell läuft. Meereswellen zeigen das gut. In flachem Wasser hängt ihr Tempo von der Tiefe ab, v = √(g·h), also bremsen sie, wenn sie auf eine Sandbank oder einen Strand zulaufen. Die Frequenz ist durch das festgelegt, was sie erzeugt hat, und kann sich an der Kante nicht ändern, also rücken die langsameren Wellen zusammen: λ₂ = λ₁·v₂ ÷ v₁. Trifft eine Reihe von Wellenbergen schräg auf die Kante, bremst das Ende, das zuerst ankommt, zuerst, und die ganze Reihe schwenkt zum Lot hin. Die Regel, das Brechungsgesetz, verknüpft die Winkel mit den Geschwindigkeiten: sin θ₁ ÷ sin θ₂ = v₁ ÷ v₂. Deshalb kommen Wellen fast immer beinahe parallel zum Strand an, egal wie sie draußen auf See liefen, und laufen um Landzungen herum. Licht knickt beim Eintritt in Glas oder Wasser genauso ab, und Schall krümmt sich in Luftschichten unterschiedlicher Temperatur.

Ein fokussiertes Lernmodell

Das Meer hat zwei Tiefen mit einer geraden Kante dazwischen; die Wellen sind lang und sanft, behalten ihre Höhe, und an der Kante wird nichts reflektiert. Wellenberge sind dort gezeichnet, wo die Phase eine ganze Zahl ist, berechnet so, dass sie über die Kante stetig bleibt. Die Seitenansicht zeigt das Wasser entlang des Wegs und die Stufe im Meeresboden, nicht maßstäblich. Die Durchgänge zeigen drei Perioden im angezeigten Tempo. Antworten auf 2 % genau sind richtig.

Beim Sprachwechsel bleiben Versuch, Vorhersage, Versuche und Durchgang erhalten.