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Oliver Natt

Physik mit Python

Simulationen, Visualisierungen und Animationen von Anfang an

Animationen

Kapitel 2: Einführung in PythonKapitel 3: NumPy und MatplotlibKapitel 4: Physikalische GrößenKapitel 5: Kinematik des MassenpunktsKapitel 6: Statik von MassenpunktenKapitel 7: Dynamik des MassenpunktsKapitel 8: MehrteilchensystemeKapitel 9: ZwangsbedingungenKapitel 10: SchwingungenKapitel 11: WellenKapitel 12: Graphische BenutzeroberflächenKapitel 13: Objektorientierte Simulationen Abb. 11.1: Transversal- und LongitudinalwelleAbb. 11.3: Masse-Feder-KetteAbb. 11.4: Stehende WelleAbb. 11.6: Interferenz: KreiswellenAbb. 11.11: Brechung (Huygensschen Prinzip)Abb. 11.12: Brechung (Wellenbild)Abb. 11.13: Dopplereffekt: VisualisierungAbb. 11.15: Dopplereffekt: Simulation des GeräuschsAbb. 11.16: Phasen- und GruppengeschwindigkeitAbb. 11.17: Dispersion eines WellenpaketsLongitudinalwelle: Kurzer Puls, kleine AmplitudeLongitudinalwelle: Langer Puls, große AmplitudeTransversalwelle: Kurzer Puls, kleine AmplitudeTransversalwelle: Langer Puls, große AmplitudeReflexion einer Transversalwelle am losen EndeReflexion einer Longitudinalwelle am losen EndeFast stehende Welle: Unterschiedliche AmplitudeFast stehende Welle: Unterschiedliche FrequenzTotalreflexion: Huygenssches PrinzipTotalreflexion: Grenzwinkel im WellenbildMachscher KegelDopplereffekt: Ton und graphische DarstellungDopplereffekt: FrequenzverschiebungPhonoendispersionsrelationGitterschwingungen: Dispersionsrelation und Masse-Feder-Modell

Aufgabe 11.3: Transversal- und Longitudinalwelle auf einer Masse-Feder-Kette. Auf einer Masse-Feder-Kette wird eine Longitudinal- und eine Transversalwelle angeregt. Gegenüber der Darstellung in Abb. 11.3 wurde die Bedingung am rechten Rand der Kette verändert: Die Position dieser Masse ist nur noch in $x$-Richtung fixiert. In der $y$-Richtung kann sich diese Masse frei bewegen. Es kommt daher zu einem unterschiedlichen Reflexionsverhalten der beiden Wellen. Während die Transversalwelle ohne Vorzeichenwechsel (Phasensprung) reflektiert wird, wird die Longitudinalwelle nach wie vor mit Vorzeichenwechsel (Phasensprung) reflektiert. (Oben) Animierte Darstellung der einzelnen Massen. (Unten) Momentanauslenkung der Transversal- und der Longitudinalkomponente als Funktion des Ortes.