Seilspannungs-Labor: wie schnell eine Welle auf einem Seil läuft

Ein Lernspiel als Simulation. Sag voraus, wie schnell ein Puls über ein straffes Seil läuft, was bei vierfacher Spannung oder einem viermal schwereren Seil passiert, welche Spannung ein Tempo braucht und wie lange ein Puls unterwegs ist. Dann sieh es in Zeitlupe.

WellengeschwindigkeitSeile

SEILSPANNUNGS-LABOR

Tempo eines Pulses

Bereit
Aktiviere JavaScript, um Pulse über das Seil zu schicken. Anleitung und Rechenbeispiel bleiben lesbar.
Seil und PulsSeil vor der ÄnderungDeine VorhersageLineal und Gewicht
Wellenv = √(F ÷ μ)

Zeit

0.00 ms

t

Spannkraft

— N

F

Masse pro Meter

— kg/m

μ

Tempo des Pulses

— m/s

v

Ort des Pulses

— m

x

Sag voraus, bevor du startest

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

Sag voraus, wie schnell der Puls läuft.

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 das Seilspannungs-Labor

  1. Wähle einen Versuch und lies auf der Karte die Spannkraft, die Masse pro Meter oder die Änderung.
  2. Nutze v = √(F ÷ μ), F = μ·v², μ = m ÷ L und t = L ÷ v.
  3. Gib deine Vorhersage ein und tippe auf Start. Der Puls läuft in Zeitlupe.
  4. Vergleiche den orangefarbenen Punkt und die gestrichelte Linie mit dem blauen Puls und seiner Linie rechts.

Was das Tempo einer Welle auf einem Seil bestimmt

Ruck an einem straffen Seil, und ein Puls läuft darüber. Die Hand bestimmt nur Form und Größe des Pulses; wie schnell er läuft, bestimmt das Seil. Die Spannung zieht jedes Stück Seil zurück in die Linie, also bedeutet mehr Spannung einen schnelleren Zug und eine schnellere Welle. Die Masse macht jedes Stück träge, also gibt ein schwereres Seil eine langsamere Welle. Zusammen ergibt das v = √(F ÷ μ), mit der Spannkraft F in Newton und der Masse pro Meter μ in Kilogramm pro Meter. Wegen der Wurzel verdoppelt vierfache Spannung das Tempo nur, und ein viermal schwereres Seil halbiert es nur. So stimmt man Saiteninstrumente: Eine straffere Saite hat schnellere Wellen und einen höheren Ton, und die tiefen Saiten sind dick und schwer, damit ihre Wellen langsam sind. Dieselbe Regel sagt Ingenieuren, wie schnell Schwingungen über Kabel und Stromleitungen laufen.

Ein fokussiertes Lernmodell

Das Seil ist ideal: völlig biegsam, überall gleich, ohne Reibung, und der Puls behält seine Form. Der Puls ist viel höher gezeichnet, als er wäre. Das Gewicht hält die Spannkraft konstant. Die Zeit läuft um den angezeigten Faktor langsamer als in Wirklichkeit, sodass jeder Durchgang 3 s dauert; die Uhr zeigt die echte Zeit in Millisekunden. Ein Durchgang endet, wenn die Mitte des Pulses die Rolle erreicht. Antworten auf 2 % genau sind richtig.

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