Schallwellen im freien Raum

Zusammenfassung

Die Ultraschallwerkstoffprüfung benutzt mechanische Wellen im Gegensatz etwa zur Röntgentechnik, welche Röntgenstrahlen, also elektromagnetische Wellen, benutzt. Eine mechanische Welle baut sich aus Schwingungen der einzelnen Stoffteilchen auf. Eine Schwingung nennt man die Bewegung, die in Abb. 1.1 eine kleine Masse an einer Feder ausführt, wenn man sie einmal nach unten gezogen und losgelassen hat. Sich selbst überlassen, schwingt sie um die Ruhelage auf und ab. Diese Art der Schwingung ist besonders wichtig, sie ist nämlich sinusförmig, weil der Weg über der Zeit aufgetragen eine Sinuskurve ergibt. Sie entsteht nur dann, wenn die treibende Kraft, hier die Federkraft, mit dem Ausschlag proportional zunimmt. Man nennt sie dann auch elastisch. Auch die einzelnen Masseteilchen, aus denen wir uns einen festen Körper aufgebaut denken können, sind durch elastische Kräfte an ihre Stellen gebunden. Man kann sich den festen Körper sehr vereinfacht als Modell wie in Abb. 1.2 vorstellen, jedoch räumlich. Solange er nicht über die Elastizitätsgrenze hinaus auf Druck oder Zug beansprucht wird, benimmt er sich ähnlich wie dieses Federmodell. Die einzelnen Massepunkte können darin elastische Schwingungen ausführen. Wie entsteht nun aus einer Schwingung eine Welle?