Wasserwellen

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Physikalischer Kontext

Wasserwellen

Beschreibung von Wasserwellen

Abb.1 Wasserwellen im tiefen und flachen Wasser

Wasserwellen sind Schwerewellen. Das bedeutet, die rück­trei­bende Kraft der zugehörigen Schwingung ist die Schwerkraft. Bei Wasser­wellen schwingen die Wasser­moleküle nicht einfach nur auf und ab, sondern laufen von der Seite betrachtet in kleinen Kreisen, d.h. die Wasserteilchen bewegen sich auch hin und her. Dabei nimmt der Radius und die Geschwindigkeit der Kreiswegeung mit zunehmender Wassertiefe schnell ab (exponentiell!). Wasserwellen muss man in Tief- und Flachwasserwellen unter­scheiden. Bei Tiefwasserwellen (Wassertiefe ≫ λ) wird die Bewegung der Wasserteilchen nicht durch den Grund gestört. Tiefwasserwellen haben eine Geschwindigkeit, die von der Wellenlänge λ abhängt $c \approx \sqrt{\frac{g \lambda} {2 \pi}}$. Bei Tsunamis kann sie bis zu 800 km/h erreichen. Je größer die Wellenlänge umso schneller die Welle. Bei Flachwasserwellen (Wassertiefe < λ/2) wird die Auf- und Abbewegung der Wasserteilchen durch den Grund gestört, weil die Bewegung am Grund noch nicht abgeklungen ist. Am Grund sind nur noch horizontale Oszialltionen möglich. Flachwasserwellen (wie z. B. in einer Wellenwanne) haben eine Geschwindigkeit, die von der Wassertiefe d abhängt: $c \approx \sqrt{g d}$. Ihre Geschwindigkeiten in kleinen Wannen sind im Bereich 1 m/s. [1]

  1. Dieter Meschede, Gerthsen Physik, 23. Auflage, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, (2006)