schallgeschwindigkeit

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  • schallgeschwindigkeit

    hoi ihrz
    mir war langweilig und da hab ich mir mit meinem vater n paar gedanken zum thema schallgeschwindigkeit gemacht ^^
    also ich saß gestern auf der terrasse bei ner tasse kaffee und da is mir was aufgefallen. nämlich: wenn man den kaffe umrührt und dann gegen die tasse klopft, wird der ton den man hört tiefer.
    ich erkläre mir das folgendermaßen:
    wir wissen dass schall eine longitudinalwelle ist. dass heist er schwingt längs seiner ausbreitungsrichtung.
    eine schallwelle sie also ungefähr so aus:

    ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

    wobei die hellen bereiche komprimierte, und die dunklen dekomprimierte luft darstellen. und dazwischen eben die übergangsbereiche.
    nun wissen wir desweiteren, dass schall in flüssigkeiten um einiges schneller ist. andererseits gelten flüssigkeiten aber als inkompressibel. das würde aber bedeuten, dass schall unter wasser überlichtschnell wäre. denn:

    schall rein>||||||||||||||||||||>schall raus

    da die teilchen nicht dichter zusammenrücken können, überträgt sich der impuls den ich links in form von schall gebe, augenblicklich ans andere ende.
    wie bei diesen kugelspielzeugen wo 5 kugeln auf gleicher höhe aufgehängt sind und wenn ich am einen ende die kugel gegen die übrigen fallen lasse, nimmt sofort die letzte den impuls auf. die 3 mittleren kugeln bewegen sich nicht.
    nun aber zurück zum kaffee-problem.
    wenn ich also den kaffee umrühre und dann gegen die tasse klopfe hört sich der ton tiefer an. ich nehme an, dass, durch die rotation des mediums die schallwellen ebenfalls auf eine kreisbahn gelenkt werden. denn die teilchen bewegen sich auf kreisbahnen und können daher nur teilchen anstoßen die sich ebenfalls auf kreisbahnen befinden. nur durch die leichte erhöhung der geschwindigkeit wird dieser orbit ein wenig vergrößert. das heißt der durchmesser der umlaufbahn erhöht sich. dadurch wird die schallwelle langsam nach außen getragen. wenn ein teilchen ganz außen ist und dann angestoßen wird kann es den schall wieder auf die tasse übertragen. wenn aber der winkel, in dem das teilchen auf die tassenwand trifft, zu klein, also zu spitz, ist prallt das teilchen ab ohne den schall zu übertragen. es wird quasi reflektiert. durch diese reflexion wird der ton vertieft, da nicht alle teilchen die gegen die tasse stoßen auch den impuls übertragen. der abstand zwischen den impulsen an die tasse vergrößert sich mit zunehmender rotationsgeschwindigkeit, da dann mehr teilchen abprallen und der ton wird tiefer.
    ich wüsste gern wie ihr das seht.

    greetz Chais


  • hoi
    ich hab das natürlich sofort ausprobiert. leider kann ich deine prognose nicht bestätigen. angenommen wasser transportiert den schall schneller als cappucino. dann würde der schall schneller nach außen geleitet, der abstand zwischen den impulsen die an die tasse weitergegeben werden wäre im vergleich zu cappucino kleiner und damit würde die frequenz weniger verringert. das würde bedeuten, dass zwar ein unterschied da ist, er aber so klein ist, dass mit ihn nicht hört.
    außerdem sind die fettmoleküle der milch ja um ein vielfaches größer als wassermoleküle. dass heißt, nach der impulserhaltung wird, bei gleichem impuls, die geschwindigkeit bei fettmolekülen weniger steigen als bei wasser. fett braucht also länger, um nach außen zu kommen.
    ich freu mich auf weitere ideen

    greetz Chais
  • wasser ist nicht inkompressibel, nur weniger kompressibel als luft


    wenn aber der winkel, in dem das teilchen auf die tassenwand trifft, zu klein, also zu spitz, ist prallt das teilchen ab ohne den schall zu übertragen. es wird quasi reflektiert. durch diese reflexion wird der ton vertieft, da nicht alle teilchen die gegen die tasse stoßen auch den impuls übertragen. der abstand zwischen den impulsen an die tasse vergrößert sich mit zunehmender rotationsgeschwindigkeit, da dann mehr teilchen abprallen und der ton wird tiefer.


    wenn weniger Teilchen (so wie du es beschrieben hast, besteht die welle aus teilchen, was aber nicht ganz stimmt) ihre energie abgeben, dann wird der Ton nicht tiefer. Die Tonhöhe hängt von der Frequenz ab, nicht von der Intensität
    [COLOR="Green"]"A dream you dream alone is only a dream. A dream you dream together is reality"[/color]

    John Lennon

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  • aber in der schule lernt man, dass flüssigkeiten inkompressibel sind. dass es das aufgrund der zwar erhöhten aber dennoch unterlichtschnellen schallgeschwindigkeit nicht sein kann meine ich bewiesen zu haben ;)

    greetz Chais
  • schall rein>||||||||||||||||||||>schall raus

    da die teilchen nicht dichter zusammenrücken können, überträgt sich der impuls den ich links in form von schall gebe, augenblicklich ans andere ende.


    falsch. Es steht nirgendwo, dass die Teilchen ortsfest bleiben müssen.
    sie können sich sehr wohl in alle möglichen richtungen bewegen. wie sonst wäre eine normale Wasserwelle möglich, wenn sich Die Wassermoleküle nicht bewegen könnten? Wenn du gegen die Tasse schlägst, wirbeln die Moleküle in der Tasse rum und du kannst sicher sein, dass kein einziges danach am selben Platz wie vorher sein wird, obwohl die form des mediums die gleiche wie vorher ist.
    Ein einzelnes Teilchen hat also longitudinal- UND transversaleigenschaften und somit muss sich der "impuls" auch nicht in unendlich geringer zeit übertragen.
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  • also erstmal: kein Teilchen kann lt. der Reltivitätstheorie schneller als Lichtgeschwindigkeit sein - daher ist auch die Schallgeschwindigkeit in keinem Stoff schneller als Lichtgeschwindigkeit ;)

    In Luft beträgt die Schallgeschwindigkeit rund 330 bis 340 Meter pro Sekunde - in Wasser liegt sie ungefähr bei (glaub) 8000 Meter pro Sekunde.

    ...: wenn man den kaffe umrührt und dann gegen die tasse klopft, wird der ton den man hört tiefer.


    Dazu hab ich nochmal eine Frage: Meinst du, der Ton, den du hörst, wenn du vor dem Dranklopfen umgerührt hast ist tiefer als der Ton wenn sich das Wasser in Ruhe befindet?

    Eine Erklärung dafür hab ich jetzt zwar nicht, doch wünsch ich dir erstmal viel Erfolg bei der Suche nach einer Erklärunng :)

    fu_mo
  • Also ganz ehrlich: ich kann nur hoffen das ist nen scherz ...

    andernfalls: OMG

    chais .. es kommt mir fast so vor als wenn du alle fachbegriffe aus der physik die du IRGENDWANN einmal gehört hast zusammengemixt hast und dann nen tool angeschmissen hast, welches weitere nicht-fachspezifische Wörter untergemischt hat ... anders kann ich mir die gequirlte scheiße nich erklären die du hier von dir gibst ... sry @ all the other .. hab mir eure comments net druchgelesen weil ich so gefrustet von dem ersten war ...
  • Ich glaube das liegt daran, dass sich der Flüssigkeitsspiegel beim Umrühren verändert.
    Im Klartext der Flüssigkeitsspiegel am Rand steigt durch die Zentrifugalkraft, die die Flüssigkeit nach außen befördert, an.

    Dadurch verändert sich das Verhältnis von unbedeckter Kaffeetassenoberfläche zu von Flüssigkeit bedeckter Kaffetassenoberfläche.
    Im Klartext: Es ist mehr Oberfläche von Flüssigkeit bedeckt, und die Tonhöhe ändert sich.

    Dadurch, dass ein dunklerer Ton stets von relativ größeren Körpern verursacht wird, kann man sogar schließen, dass der Ton im Wesentlichen von dem mit Flüssikkeit bedeckten Teil der Tasse verursacht wird.

    :)
  • Schallgeschwindigkeit

    @sebavampir
    Natürlich war das ein Scherz, ich hoffe nur, Du tust Dir nichts an (wenn Du aus lauter Frust die Posts der anderen User nicht durchliest), es ist nicht so schwer, man kommt darüber hinweg.
    Doch was Chais da mit seiner unterlichtschnellen Schallgeschwindigkeit von sich gab, ist wirklich nicht von schlechten Eltern. Als dann fu_mo noch bemerkte, dass die Schallgeschwindigkeit in keinem Stoff schneller als die Lichtgeschwindigkeit wäre, da konnte ich es mir nicht verkneifen.
    Bitte nicht böse sein - hat nichts mit der Diskussion zu tun!
    Macht nur weiter, ich lese gerne mit und amüsiere mich köstlich dabei.
    Grüße
    muvimaker
  • hallooo
    @ ralph_peter: natürlich bewegen sich die teilchen. das bestreite ich auch nicht. a) rotieren sie um zig achsen und b) sind sie natürlich aufgrund der brown'schen molekularbewegung auch in "ruhelage" nicht fix. beide bewegungen sind aber so minimal, dass man sie hierfür vernachlässigen kann.
    ich stell mir das ganze folgendermaßen vor:
    1. umrühren
    2. gg. die tasse klopfen.
    3. tasse verformt sich minimalst und gibt so den impuls an einige teilchen weiter (aufgrund der ovalverformung der tasse, die auf der seite, wo ich klopfe , und die gegenüber)
    4. die kreisbewegung addiert sich mit dem zentral gerichteten schubs vom klopfen
    5. die teilchen machen einen winzigen hüpfer auf eine engere bahn,
    6. sind jetzt aber schneller als teilchen die keinen schubs bekommen haben.
    7. schnelle teilchen stoßen je ein langsameres teilchen an
    8. der impuls übertragt sich (das schnellere teilchen übertragt die differenzgeschwindigkeit auf das langsamaere teilchen)
    9. das angestoßene teilchen wird in eine größere kreisbahn geschubst (aufgrund der höheren geschwindigkeit)
    10. dies wiederholt sich je nach bahn unterschiedlich oft
    11. irgendwann ist ein teilchen ganz außen angekommen. wenn es jetzt geschubst wird, stößt es gegen die tasse.
    12. wenn es gegen die tasse stößt, gibts 2 möglichkeiten. entweder es gibt den impuls an die tasse weiter und die tasse fängt an zu schwingen, oder es prallt aufgrund eines zu flachn winkels ab und muss nochmal nach außen geschubst werden, also wieder bei 7 anfangen.
    @ fu_mo: ich weis natürlich dass kein teilchen schneller als lichtgeschwindigkeit sein kann. aber wie gesagt verhält sich das wie hier
    die einzelnen kugeln sind natürlich unterlichschnell. der impuls aber, der ja nur eine kraft mit richtung ist, springt im augenblick des anschlagens der ersten kugel auf die letzte über und ist damit überlichtschnell.
    so wäre das auch im wasser wenn es absolut inkompressibel wäre.
    und ja ich meine den ton, den ich höre, ist tiefer wenn ich vorher umrühre als der ton, den ich höre wenn sich DER KAFFEE in ruhe befindet.
    @ idin: da muss ich dich leider enttäuschen. ich hab den versuch mit wasser nachgestellt. leider ohne ein ähnliches ergebnis. (siehe dazu post #3)

    oh und sebavampir, du hast mein vollstes mitgefühl ^^

    greetz Chais
  • Chais schrieb:

    hallooo
    @ ralph_peter: natürlich bewegen sich die teilchen. das bestreite ich auch nicht. a) rotieren sie um zig achsen und b) sind sie natürlich aufgrund der brown'schen molekularbewegung auch in "ruhelage" nicht fix. beide bewegungen sind aber so minimal, dass man sie hierfür vernachlässigen kann.
    [...]
    3. tasse verformt sich minimalst und gibt so den impuls an einige teilchen weiter (aufgrund der ovalverformung der tasse, die auf der seite, wo ich klopfe , und die gegenüber)


    das ist völliger schwachsinn, dass diese Bewegungen zu vernachlässigen sind. Wenn man alle möglichen Bewegungen vernachlässigt, dann kann sich auch kein schall ausbreiten...

    und zu 3)
    die tasse verformt sich an allen seiten, nicht nur an deiner klopfseite und an der gegenüberliegenden. Aber sie verformt sich nicht mehr als sich die moleküle im wasser bewegen, also müsstest du diese bewegung ja auch vernachlässigen...


    und das mit den Impulsen scheinst du auch nicht verstanden zu haben: wenn etwas an etwas anderem abprallt, EGAL in welchem winkel, übergibt es in jedem fall einen impuls auf das objekt, an dem es abprallt.

    Und es stimmt außerdem garnicht, dass der ton tiefer wird, angenommen man erzeugt eine völlig gleichmäßige kreisbewegung. Wenn man natürlich in der tasse mit dem löffel rumschlägt und das wasser total aufwühlt, kommen natürlich unvorhergesehene nebenwirkungen zum Vorschein. Und der Kaffe besteht praktisch zu 100% aus wasser, deshalb macht das überhaupt kein unterschied und du müsstest den effekt da auch beobachten können
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    John Lennon

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