Post on 06-Apr-2015
Stoßwellenvon Tim M. Hacke, Timm Haake und Marcel Kolb
Inhaltsverzeichnis Stoßwellen
Definition Entstehung
Beispiele Fortschreitende Stoßwellen Stehende Stoßwellen Stoßwellentherapie
Quellen
Definition Bei Stoßwellen handelt es sich um akustische Wellen (der Donner eines Gewitters
oder der Knall, wenn ein Flugzeug die Schallmauer durchbricht) Die Energie der erzeugten Stoßwellen kann über weite Strecken transportiert
werden – dies führt beispielsweise zum Klirren von Gläsern weit entfernt vom Überschallknall
Akustischen Wellen können sich in Medien wie Wasser, Körperflüssigkeiten und Knochen ausbreiten und werden daher auch als Druckwellen bezeichnet
Entstehung In verdichtbaren Medien, (z.B. Gas) breiten sich Störungen, etwa von
hindurchbewegten Festkörpern hervorgerufene Druckänderungen, durch das Medium als Druckwellen aus, die sich mit der Schallgeschwindigkeit des Mediums bewegen
Bewegt sich die Störung nur langsam im Vergleich zur Schallgeschwindigkeit, erlaubt es die Druckwelle dem Medium, sich neu zu verteilen, um die Störung auszugleichen
Bewegt sich die Störung jedoch schneller als die durch sie verursachten Druckwellen, kann die Materie des Mediums nahe der Störungsquelle nicht schnell genug reagieren, um der Störung auszuweichen
Die Zustandsgrößen des Mediums (Dichte, Druck, Temperatur, Geschwindigkeit usw.) verändern sich daher nahezu momentan, um sich der Störung anzupassen
Dadurch werden dünne Störungswellen mit stark ansteigendem Druck erzeugt, Stoßwellen genannt, und eine schockartige Erhitzung des Materials bewirkt
Medium - ein Material, in dem sich Wellen ausbreiten
Arten von Stoßwellen Zwei grundlegende Typen von Stoßwellen, die allerdings physikalisch äquivalent
sind und sich nur durch die Wahl des Bezugssystems unterscheiden:
Fortschreitende Wellenim stehenden Medium: Sie werden durch plötzliche Störungen im Medium, etwa
durch eine Explosion oder ein Projektil, hervorgerufen und bewegen sich mit Überschallgeschwindigkeit.
Stehende Wellenim fließenden Medium: Sie werden dadurch hervorgerufen, dass von einer Quelle
kontinuierlich Materie ausgestoßen wird, wie z. B. der Sonnenwind der Sonne oder die Antriebsgase in einem Raketentriebwerk.
Fortschreitende Wellen Detonationen (z.B. Bomben), sind in der Lage, mit ihren Stoßwellen Gegenstände
durch die Luft fliegen zu lassen und zu zerstören Flugzeuge, die mit Überschallgeschwindigkeit fliegen, verursachen eine
kegelförmige Stoßwelle, den Maschen Kegel
Auch in die Atmosphäre eindringende Meteorite verursachen Stoßwellen, welche für die Lichterscheinung der Meteore mitverantwortlich sind
Das um den Blitzkanal stark aufgeheizte Luftplasma bewirkt durch die von ihm (wenige Meter) ausgehende Stoßwelle den Donnerknall bei Gewittern
Es handelt sich also um eine Art Explosion entlang des Blitzkanals
Stehende Wellen entsteht aus der Überlagerung zweier gegenläufig fortschreitender Wellen gleicher
Frequenz und gleicher Amplitude Die Wellen können aus zwei verschiedenen Erregern stammen oder durch
Reflexion einer Welle an einem Hindernis entstehen
Eine stehende Welle (schwarz) als Überlagerung zweier Wellen; die Wellenknoten sind rot dargestellt. Skizziert sind hinlaufende und reflektierte Welle in Rot bzw. Blau
Eine stehende Welle hat an stets gleichen Stellen Knoten (keine Auslenkung) und Bäuche (maximale Auslenkung im Vergleich zur Umgebung). Der Abstand zweier benachbarter Knoten (Bäuche) ist die Hälfte der Wellenlänge der ursprünglich fortscheitenden Wellen (Möglichkeit der Messung der Wellenlänge).
Stoßwellentherapie Erstes Einsatzgebiet fanden die Stoßwellen schon in den 70er-Jahren in der
Humanmedizin, wo sie zur Zerstörung von Nierensteinen entwickelt wurden
Bei der Erforschung potenzieller Nebenwirkungen entdeckte man zunächst den positiven Einfluss der Stoßwellen auf das Knochenwachstum und nutzte diesen Effekt bald in der Therapie schlecht heilender Frakturen
Die Erfolge weckten das Interesse der Humanorthopäden und führten zur Integration der Stoßwellentherapie in die Behandlung beispielsweise des Tennisellbogens und des Fersensporns
Quellen Internet
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