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Wanderwelle



Bei einer Wanderwelle bewegen sich die Wellenberge (und die Wellentäler) im Gegensatz zu stehenden Wellen im Raum. Mathematisch ausgedrückt:

y(x,t) = A(z, t)\sin (kz - \omega t + \phi)\,

wobei A(z,t) die Amplitude, k die Nummer der Welle, t die Zeit und φ die Phase ist.

Die Phasengeschwindigkeit vp der Welle beschreibt:

v_p = \frac{\omega}{k}= \lambda f,

wobei λ die Wellenlänge ist.

In der Physiologie ist eine Wanderwelle eine von Nobelpreisträger Georg von Békésy beschriebene Welle im Innenohr. Sie entsteht durch den Eintritt von Schall in das Innenohr und lenkt durch Druckschwankungen die Basilarmembran aus. Die Welle führt entsprechend ihrer Frequenz an einem bestimmten Ort der Basilarmembran zu einer maximalen Auslenkung. Der Zusammenhang Frequenz/Basilarmembranauslenkung ist durch die mechanischen Eigenschaften der Basilarmembran gegeben. Die Eigenfrequenz der Membranabschnitte nimmt von der Basis zum Apex ab, entsprechend der Abnahme der Steifigkeit und der Zunahme der Masse. An dem Punkt der maximalen Auslenkung beendet die Welle ihre Wanderung und wird durch Antiresonanz der Tektorialmembran abgedämpft. Diese Orts-Frequenztransformation zerlegt das Schallsignal grob in seine Frequenzen. Dadurch wird der cochleäre Verstärker (Cochlear-Amplifier) in den äußeren Haarzellen aktiviert, der den Zerlegungsprozess der Frequenzen soweit verstärkt, dass einzelne Frequenzen vom Ohr unterschieden werden können. Dieser Mechanismus ist eine wichtige Grundlage, menschliche Sprache verstehen zu können.

In der Technik werden Wanderwellen in z.B. Hochspannungsleitungen, Elektromotoren und in der Hochfrequenztechnik beobachtet bzw. genutzt.

Siehe auch

  • Antennentechnik, Yagi-Antenne
  • Stehwellenverhältnis
  • Ultraschallmotor
  • Helikotrema
 
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