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Frage

Was ist die Schwebung? 

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Die Schwebung bezeichnet in der Physik einen bestimmten Effekt. Wenn die Resultierende der additiven Überlagerung zweier Schwingungen eine periodisch zu – und abnehmende Amplitude aufweist, wird das Schwebung genannt. Die zwei Schwingungen unterscheiden sich dabei in ihrer Frequenz nur wenig voneinander.

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Frage

Warum hat die resultierende Welle bei der Schwebung eine ab - und anschwellende Amplitude? 

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Die resultierende Welle hat eine an – und abschwellende Amplitude. Das ist so, weil sich die Momentanwerte der Ausgangsschwingungen je nach Phasenverschiebung gegenseitig periodisch verstärken beziehungsweise abschwächen.

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Bei welchen Wellen treten im Allgemeinen Schwebungen auf? 

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Schwebungen treten bei allen Wellen auf, für die das Superpositionsprinzip gilt.

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Nenne drei Beispiele für Wellen, bei denen Schwebungen auftreten. 

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Zum Beispiel treten Schwebungen bei Schallwellen, elektromagnetischen Wellen oder elektrische Signalströmen auf.

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Frage

Was hören wir, wenn zwei Töne gleicher Lautstärke und mit sich wenig unterscheidenden Frequenzen erklingen? Und wie bezeichnet man diese Erscheinung? 

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Erzeugt man zwei solche Töne mit leicht verschiedenen Frequenzen, so nimmt unser Ohr diese beiden Töne nicht getrennt wahr. Wir hören nur ein An – und Abschwellen eines Tones, dessen Höhe in etwa mit der Höhe des Ausgangstones übereinstimmt. Diese Erscheinung wird eben als Schwebung bezeichnet. 

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Was ist die Überlagerungsschwingung? 

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Erklingen zwei Töne mit leicht unterschiedlicher Frequenz, so ist ein Ton zu hören, dessen Frequenz dem Mittelwert der Frequenzen der beiden überlagerten Tönen entspricht. Der Ton wird auch als Überlagerungsschwingung bezeichnet.

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Wie kann die Frequenz der Überlagerungsschwingung berechnet werden? 

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Die Frequenz der Überlagerungsschwingung wird durch das arithmetische Mittel der beiden Ausgangsfrequenzen berechnet. Die Formel lautet also wie folgt:


fR = (f1 + f2) / 2 

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Was ist die Frequenz der Einhüllenden? 

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Die Amplitude der Überlagerungsschwingung schwankt mit der Frequenz, die als fS bezeichnet wird. Man nennt diese Größe auch die Frequenz der Einhüllenden.

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Wie berechnet man die Frequenz der Einhüllenden? 

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Berechnet wird die Frequenz der Einhüllenden durch die Formel fS = (f1 – f2) / 2


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Frage

Was ist die Schwebungsfrequenz? 

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Die Frequenz der Einhüllenden fS ist in der Regel viel kleiner als die die Frequenz der Überlagerungsschwingung fR. Die Schwebungsfrequenz beschreibt die Frequenz, mit der sich der Betrag der Einhüllenden verändert. 

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Wie berechnet man die Schwebungsfrequenz? 

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Die Schwebungsfrequenz kann berechnet werden durch den Betrag der Differenz der Frequenz von Ton 1 und der Frequenz von Ton 2.   

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Wie hängt die Überlagerungsschwingung mit der Schwebungsfrequenz zusammen? 

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Erklingen zwei Töne, deren Frequenzen sich nur wenig unterscheiden, so ist ein Ton der Frequenz fR, also der Überlagerungsschwingung, zu hören. Dieser Ton ist nicht immer gleich laut, sondern schwankt mit der Schwebungsfrequenz f.

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Was passiert, wenn die Ausgangsfrequenzen nah aneinander liegen? 

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Je näher die beiden Ausgangsfrequenzen aneinander liegen, desto langsamer schwillt die Lautstärke der resultierenden Schwingung auf und ab. Außerdem ist auch die Frequenz der Einhüllenden geringer, umso näher die beiden Ausgangsfrequenzen aneinander liegen.

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Frage

In welchem Bereich findet die Schwebung vor Allem Anwendung? Nenne aus diesem Bereich zwei Beispiele. 

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Vor Allem in der Musizierpraxis findet die Schwebung Anwendung. Hier wird sie verwendet zur Stimmung von Musikinstrumenten oder zum Einbau eines belebenden Klangeffekts bei Instrumenten wie dem Akkordeon oder der Pfeifenorgel. 

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Frage

Wie funktioniert das Stimmen eines Musikinstruments nach Gehör? 

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Stimmt man ein Musikinstrument nach Gehör, so wird dieses so lange eingestellt, bis keine Schwebungen mehr zu hören sind. Man spricht dann von einem Ton, der schwebungsnull ist.

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Ein weiterer Anwendungsbereich der Schwebung ist die Schiffsfahrt. Wozu wird die Schwebung hier verwendet? 

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Schiffbrüchigen gibt man meist eine Pfeife mit, die besonders tiefe Töne von sich gibt. Tiefe Töne sind nämlich über eine große Entfernung weiter hörbar als hohe Töne. Will man einen tiefen Ton direkt erzeugen, müsste die Pfeife jedoch unhandlich groß erstellt werden. Durch die Überlagerung zweier Töne gelingt es, eine niederfrequente Schwingung mit der Schwebungsfrequenz zu erzeugen.   

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Frage

Was ist der Momentanwert? 

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Der Momentanwert beschreibt einfach nur den Wert einer zeitabhängigen Größe zu einem gegebenen Zeitpunkt. 

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Was lässt sich bei Schwebungen hinsichtlich Frequenzen oder Frequenzverschiebungen sagen? 

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Bei der Schwebung werden keine neuen Frequenzen erzeugt und es treten auch keine Frequenzverschiebungen auf. 

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