Von Wellen, Gummibärchen und Homeschooling

  • Eine Gummibärchen-Wellenmaschine auf dem heimischen Wäscheständer

Bis zur zehnten Klasse denken wir bei Wellen ans Meer, an einen Stein, der ins Wasser geworfen wird oder an La-Ola-Wellen im Stadion. Aber ab der zehnten Klasse ist eine Welle eine „schwingende Bewegung, die sich ausbreitet“. Wellen haben eine – oder nein – ganz viele Bedeutungen für uns Menschen: Schallwellen zum Beispiel, ohne die die Welt ganz schön still wäre, Radiowellen, ohne die lange Autofahrten öde werden, elektromagnetische Wellen für warmes Essen aus der Mikrowelle oder Lichtwellen, ohne die es auch noch düster wäre. Diese Wellen kann man zwar nicht sehen, aber messen und vor allem gut zwei- und dreidimensional veranschaulichen.

  • Zwischen Wellenberg und Wellental: Das Schema der Amplitude

Hierbei wird der höchste Punkt Wellenberg genannt, der niedrigste Wellental. Die Höhe eines Wellenbergs nennt man Amplitude und der Abstand zwischen zwei Wellenbergen ist die sogenannte Wellenlänge. Und um eine Welle zwei- bzw. dreidimensional zu veranschaulichen, haben die Klassen 10a und 10b in der Phase des „Lernens daheim“ eine Wellenmaschine gebaut, die hier vorgestellt wird.

Man benötigt dazu Schaschlik-Spieße mit einem Gewicht an jedem Ende (wir haben als Motivation Gummibärchen als Gewicht verwendet) und eine Verbindung zwischen diesen Schaschlik-Spießen. Zwischen zwei stabilen Punkten wird ein Klebeband mit der klebrigen Seite nach oben aufgespannt. Dann werden die Gummibärchen auf beiden Seiten außen auf die Spieße gesteckt und diese in gleichen Abständen auf das Klebeband geklebt.

Nachdem alle Gummibärchen aufgespießt und alle Stäbchen befestigt sind, kann man verschiedene Phänomene und Eigenschaften einer Welle darstellen. Je kräftiger man den Gummibären am ersten Stab anstößt, desto höher gehen auch alle weiteren Gummibären, also ist die Amplitude der Welle größer. Natürlich gibt es noch viel mehr zu testen als nur das – zum Beispiel eine „stehende Welle“ oder die „konstruktive bzw. destruktive Interferenz“. Dabei mag auch vielleicht nicht alles so perfekt funktionieren, wie in der Theorie, aber trotzdem ist es eine gute (und leckere) Möglichkeit, der Wellenlehre ein bisschen näher zu kommen und das Monster, das man sich unter den ganzen Fachbegriffen vorstellt, ein bisschen kleiner werden zu lassen.

Ein Beispiel dazu ist die sogenannte „konstruktive Interferenz“ (hört sich an wie ein sehr großes Monster): Dabei werden auf jeder Seite des Bandes identische Wellenberge mit mittlerer Amplitude gleichzeitig erzeugt, und wenn alles funktioniert – so wie in der Theorie –, überlagern sich diese beiden Wellenberge in der Mitte und bilden dort einen doppelt so hohen Wellenberg. Ebenso kann man beobachten, dass sich ein Wellenberg und ein Wellental beim Überlagern für einen kurzen Moment auslöschen.

Ihr glaubt mir nicht? Probiert’s aus, alles was ihr braucht, findet ihr hier im Text! Viel Spaß beim Schrumpfenlassen physikalischer Monster!