Schallgeschwindigkeit berechne < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 16:38 Mo 25.04.2016 | | Autor: | schlossero |
| Aufgabe | | Hallo zusammen. In einem Ultraschall versuch haben wir den Abstand zu einem Objekt im Wasser gemessen. Bei einer Frequenz von 6,2MHz kam hier 37,2mm heraus. Danach wurde der schallkopf 5 mm näher an das Objekt herangezogen und erneut gemessen. Hier kam 32,0 mm heraus. Hieraus soll nun die Schallgeschwindigkeit errechnet werden. |
Mir ist nicht klar wie ich mit den vorhandenen Daten die Schallgeschwindigkeit errechnet werden soll. Ich hoffe jemand kann mir einen Ansatz liefern
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 18:48 Mo 25.04.2016 | | Autor: | schlossero |
Aus der Frequenz könnte ich ja die Schwingungsdauer berechnen. Damit ließe sich das dann berechnen. Aber ist das so richtig?
Weil damit bräuchte ich die zweite Messung ja nicht
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 21:37 Mo 25.04.2016 | | Autor: | chrisno |
War alles im Wasser? Schallkopf und Objekt? Sind die 0,2 mm Diskrepanz nur Messungenauigkeit?
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 06:47 Di 26.04.2016 | | Autor: | schlossero |
Ja Richtig beides im Wasser. Bei den 0,2mm würde ich ebenfalls aus eine Ungenauigkeit tippen. Jedoch muss die zweite Messung ja einen Sinn gehabt haben.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 08:30 Di 26.04.2016 | | Autor: | chrisno |
Mit den vorliegenden Informationen bin ich ratlos.
Ich nehme an, dass es sich um eine Puls-Echo-Messung handelt. Die vorliegenden Angaben sind die Frequenz, die Verschiebung und die beiden angezeigten Messwerte.
Es gilt $v [mm] =\br{s_1}{t_1} =\br{s_2}{t_2}$
[/mm]
Bekannt sind [mm] $s_2$ [/mm] und [mm] $s_1$. [/mm] Auch mit der Differenz komme ich nicht weiter.
Die Angabe der Frequenz geht in $v = f [mm] \cdot \lambda$ [/mm] ein. Hilfreich wäre nun ein Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Entfernung.
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> Hallo zusammen. In einem Ultraschall versuch haben wir den
> Abstand zu einem Objekt im Wasser gemessen. Bei einer
> Frequenz von 6,2MHz kam hier 37,2mm heraus.
Was bedeuten die 37,2 mm denn? Hättest du den Schallkopf 5 cm weiter weg gerückt, kämen eben 87,2 mm heraus - aber die Schallgeschwindigkeit ändert sich doch dann nicht. Das selbe gilt für den zweiten Wert.
Danach wurde
> der schallkopf 5 mm näher an das Objekt herangezogen und
> erneut gemessen. Hier kam 32,0 mm heraus. Hieraus soll nun
> die Schallgeschwindigkeit errechnet werden.
>
Du hast die Bedeutung der Abstände gar nicht verstanden: Was ist denn das BESONDERE bei diesen beiden Abständen?
> Mir ist nicht klar wie ich mit den vorhandenen Daten die
> Schallgeschwindigkeit errechnet werden soll. Ich hoffe
> jemand kann mir einen Ansatz liefern
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Was meinst mit besonders?
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Du verstehst den ganzen Messvorgang nicht.
Was wird denn überhaupt gemessen?
Die Frequenz ist bekannt.
Ein Abstand, weil du den Schallkopf dort hin hältst.
Noch ein Abstand, weil du den Schallkopf jetzt woanders hinhältst.
Wie willst du daraus die Schallgeschwindigkeit des Wassers messen? Du kannst doch auch das Wasser Ablassen und das selbe in der Luft machen. Dann hättest du dieselbe Rechnung, weil ja alle Zahlen die selben wären. Aber die Schallgeschwindigkeit in Luft ist ca. 340 m/s und inm Wasser 1428 m/s.
Also muss im Wasser an den Stellen, wo der Schallkopf stand, als gemessen wurde, irgendetwas los sein, was in der Luft an einer ganz anderen Stelle passiert. Dann bekämst du in Wasser ganz andere Zahlen als in Luft und damit dann auch eine andere Schallgeschwindigkeit.
Warum hat man also den Tonkopfabstand gerade an DER Stelle gemessen?
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 09:17 Fr 29.04.2016 | | Autor: | schlossero |
Du meinst einen Vergleich anstellen. Mit bekannter Schallgeschwindigkeit in der Luft und daraus dann auf die Geschwindigkeit im Wasser schließen.
Das wäre eine Möglichkeit.
Genau an der Stelle wurde gemessen weil dort die Metallplatte lag um das Echo zurückzuwerfen. Ich hätte die Messung auch beliebig an anderen Stellen ausführen können.
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Nein, wenn du die Geschwindigkeiten schon kennst, brauchst du sie ja nicht mehr zu bestimmen, und wenn du die Messung an beliebiger Stelle hättest durchführen können, wäre sie sinnlos. Das wäre so, als würdest du sagen: An einen Menschen habe ich einen 32,4 cm langen Stab gehalten. Wie groß ist er?
Ich gehe mal von Folgendem aus:
In der ersten Position haben sich im Wasser STEHENDE WELLEN!!!! ausgebildet (woran erkennt man das?).
Dann wurde die Schallquelle verschoben, bis sich wieder STEHENDE WELLEN!!!! ausgebildet haben.
Nun weiß man, dass dann die Differenz der beiden Entfernungen ein Viefaches der halben Wellenlänge sein muss.
Somit: 5 mm = [mm] k*\lambda/2 [/mm] , wobei k eine natürliche Zahl ist.
Die Schallgeschwindigkeit errechnet sich dann aus [mm] c=f*\lambda [/mm] = [mm] 2,6*10^6 [/mm] Hz*0,001 m/k.
Offenbar war dann k=2.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 16:23 Fr 29.04.2016 | | Autor: | chrisno |
Mein Problem mit Deiner Rechnung ist, dass die Schallgeschwindigkeit um den Faktor 10 zu groß herauskommt.
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Ja, sorry, hab mich auch noch verschrieben, statt 6,2 MHz habe ich 2,6 MHz geschrieben.
Ich habe dir nur eine Erklärung dafür geliefert, wie man mit Hilfe so einer Entfernungsmessung die Schallgeschwindigkeit bestimmen kann. Du musst doch jetzt wissen, ob meine Erklärung zunächst mal passt, und nicht, wie du so lange mit irgendwelchen Zahlen irgendwie herumfummelst, bis eines Tages die Schallgeschwindigkeit herauskommt.
- Fiel der Begriff "stehende Welle"?
- Habt ihr überhaupt darauf geachtet, ob solche entstanden sind, und wenn ja, wie?
- Rechnet man die Wellenlänge aus der bereits bekannten Schallgeschwindigkeit für Wasser aus, kommt man auf etwa 0,24 mm. Das bedeutet, dass sich nach dem Verschieben des Schallkopfes um die Hälfte, also 0,12 mm, bereits wieder eine stehende Welle ausbildet. auf 5 mm Verschiebung haben sich ca. 42 mal stehende Wellen ausgebildet, und zwischendurch waren sie verschwunden (d.h.: k [mm] \approx [/mm] 42). Habt ihr das bemerkt? Wurde in irgendeiner Weise mitgezählt?
Wenn nicht, habt ihr etwas ganz anderes gemacht, und meine Erklärungen sind sinnlos. Und ohne ein Verständnis für die Bedeutung der Zahlen ist die ganze Messung sinnlos.
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