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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 12:21 Do 27.03.2008 | | Autor: | Bacardix |
| Aufgabe | Ein Taucher befindet sich in einer Wassertiefe von 1m und ist 3m vom Rand entfernt. Der Trainer befindet sich direkt am Rand in 1,5m Höhe und gibt dem Taucher Kommandos.
a)Beschreibe/Skizziere den Weg der Schallwelle zum Taucher.
b)Skizziere den Weg, den das Liht vom Kopf des Trainers zum Taucher nimmt.
c)Aus welcher Richtung sieht der Taucher den Trainer und aus welcher Richtung hört er die Kommandos (Näherungsrechnung verwenden:Winkel [mm] \alpha [/mm] annehmen, [mm] \beta [/mm] berechnen, Abstände einsetzen, [mm] \alpha [/mm] verändern bis die Abstände passen) |
Hi,
also zuerst verwirrt mich die Aufgabenstellung(Punkt a+c) in Bezug auf die Schallwelle etwas. Bis dato habe ich immer angenommen das die Schallwelle beim Übergang von Luft in Wasser (fast) vollständig reflektiert wird, und somit der Taucher rein gar nix von den Kommandos hören sollte.
Wenn das bestätigt wird dann ist a) kein Problem, da die Schallwelle im 45° Winkel an der Wasseroberfläche reflektiert wird.
b) sollte auch kein Problem sein. Brechnungsindex in die bekannte Formel einsetzen, Winkel ausrechnen und schon hat man den Weg des Lichtes.
c) Leider fehlt mir für c) der Ansatz, ich denke das es halt nur umgekehrt zu b) ist, also Brechnung des Lichtes von Wasser in Luft. Nur mit der Näherungsrechnung weiß ich nicht recht welche Formel ich nehmen sollte, bzw. da fehlt mir der theoretische Hintergrund!
Danke im Vorraus für eventuelle Beiträge
Bacardix
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 14:28 Do 27.03.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
Ich kenn die Schallgeschw. in Wasser nicht. aber daraus kann man den Brechungsindex ausrechnen und genauso wie bei Licht vorgehen. nur ist die Schallgeschw. in Wasser sicher gr. als in Luft, deshalb ist die Brechung umgekehrt.
Also genauso vorgehen wie bei Licht.
Für Schall gibts einen relativ steilen Winkel der Totalreflexion, für kleinere Winkel (zum Lot) wird aber wie bei Licht in umgekehrter Richtung, ein Teil ins Wasser gebrochen.
zu c) nimm irgendeinen Punkt an der Oberfläche, bei Licht weisst du, er muss näher am Taucher sein als am Tr. berechne, wo der Strahl in Höhe des Tauchers ankommt.
jenseits des T. Punkt auf TR zu schieben, neue Rechnung, diesseits des T auf T zuschieben usw, bis du beim Taucher landest. entsprechend mit Schall.
besser noch wie angegeben, [mm] \alpha [/mm] schätzen, [mm] \beta [/mm] ausrechnen, wo trifft der Strahl, entsprechend [mm] \alpha [/mm] verändern. wenig, wenn er beinahe trifft, mehr wenns weit daneben landet.
3 bis vier Schritte sollten reichen.
Du kannst auch die Gleichung: x ist dabei die waagerechte Entfernung des T vom Auftreffpunkt des Lichts!
[mm] tan\beta=x/1m,
[/mm]
[mm] tan\alpha=(3m-x)/1,5: [/mm]
[mm] sin\alpha=n*sin\beta [/mm] und sin oder tan ersetzen. dann kriegst du ne gleichung, die du durch probieren lösen kannst. Aber das ist länglicher.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 15:08 Do 27.03.2008 | | Autor: | Bacardix |
Hi leduart,
vielen Dank für den Beitrag. Der hilft!
Habe nur noch eine Frage zu Aufgabe a)!
Und zwar habe ich nur rausbekommen das der Grenzwinkel des Schalls von Luft ins Wasser bei ca. 14° liegt. Das heisst also das alles was >14° auf dem Wasser auftrifft reflektiert wird.
Also kann der Taucher die Kommandos doch hören! Jedoch nur den Teil der Schallwelle, der mit einem Winkel <=14° auf das Wasser trifft!? Richtig?
zu c) habe das nach deinem Beitrag nachgerechnet und komme durch Näherung auf einen Einfallswinkel in dem der Taucher den Trainer sieht von ca.38°!
Mit Brechungsindex von n=0,7474 (Wasser in Luft)
Kannst du das in etwa bestätigen (also der Winkel dürfte etwas größer als 38° sein...so um die 38,2°)?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 17:34 Do 27.03.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo Bacardix
> Hi leduart,
> vielen Dank für den Beitrag. Der hilft!
> Habe nur noch eine Frage zu Aufgabe a)!
> Und zwar habe ich nur rausbekommen das der Grenzwinkel des
> Schalls von Luft ins Wasser bei ca. 14° liegt. Das heisst
> also das alles was >14° auf dem Wasser auftrifft
> reflektiert wird.
Ja, und dass der Brechungsindex Wasser Luft 1/sin14° ist
> Also kann der Taucher die Kommandos doch hören! Jedoch nur
> den Teil der Schallwelle, der mit einem Winkel <=14° auf
> das Wasser trifft!? Richtig?
Richtig, aber er hört ja immer nur den Teil der Schallwelle ,der in sein Ohr kommt! auch wenn der Schall geradeaus geht.! also immer nur einen Winzigen Winkelbereich.
> zu c) habe das nach deinem Beitrag nachgerechnet und komme
> durch Näherung auf einen Einfallswinkel in dem der Taucher
> den Trainer sieht von ca.38°!
> Mit Brechungsindex von n=0,7474 (Wasser in Luft)
> Kannst du das in etwa bestätigen (also der Winkel dürfte
> etwas größer als 38° sein...so um die 38,2°)?
er liegt zw 38 und 39 genauer hab ichs nicht gerechnet.
Jetzt entsprechend mit Schall!
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 17:58 Do 27.03.2008 | | Autor: | Bacardix |
Super leduart,
vielen Dank für die schnelle und kompetente Hilfe!
Der Rest ist ein Kinderspiel!
Bacardix
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