Wellenformel – Definition, Gleichungen, Merkmale, Eigenschaften, Typen, Symptome und Beispielfragen

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In dieser modernen Zeit ist Technologie wichtig geworden. Technologie kann die Arbeit erleichtern und tatsächliche Entfernungen von Tausenden von Kilometern verkürzen, beispielsweise durch die Nutzung des Telefons. Eines der wichtigen Dinge, die die Existenz von Technologie unterstützen, sind die Mittel, zum Beispiel Energie oder Wellen als Medium.

Wellen verstehen

Viele elektronische Geräte nutzen die Eigenschaften von Wellen, beispielsweise die Art der Wellen, die sich ausbreiten können Menschen nutzen Vakuum, um Glühbirnen herzustellen, bei denen der Raum im Inneren der Glühbirne Raum ist leer.


Es gibt viele elektronische Geräte um uns herum, deren Technologie Wellen nutzt, aber die meisten von uns kennen und verstehen sie nicht vollständig. Und auf den Einsatz von Wellen und Schallwellen im Alltag gehen wir im nächsten Kapitel genauer ein.

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Wellen verstehen

Welle ist eine sich ausbreitende Schwingung, bei ihrer Ausbreitung trägt die Welle Energie. Mit anderen Worten: Wellen sind Schwingungen, die sich ausbreiten, und die Schwingungen selbst sind die Quelle der Wellen. Wellen sind also Schwingungen, die sich ausbreiten, und bewegte Wellen breiten sich aus 

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Energie (Leistung). Wellen können auch als eine Form von Schwingung interpretiert werden, die sich in einem Medium ausbreitet.


Bei Wellen breitet sich die Welle aus, nicht das Zwischenmedium. Die Länge einer Welle lässt sich ermitteln, indem man den Abstand zwischen Tälern und Hügeln (Querwellen) oder den Abstand zwischen einer Dichte und einer Lücke (Längswellen) berechnet. Die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit ist die Strecke, die die Welle in einer Sekunde zurücklegt.


Wellengleichung

Wellengleichung

Information:

A = Amplitude

k = Wellenzahl (Wellenkonstante)

ω = Winkelgeschwindigkeit


y = Wellenabweichung (m)

v = Wellenausbreitungsgeschwindigkeit (m/s)

a = Wellenbeschleunigung (m/s²)


Wellenformel

Wellenformel

Bestimmung von Frequenz, Periode und Wellenlänge

Bestimmung von Frequenz, Periode und Wellenlänge

Wellenbrechung

Wellenbrechung

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Welleneigenschaften

Im Folgenden sind einige Merkmale von Wellen aufgeführt, bestehend aus:

  1. Kann reflektiert oder gespiegelt werden
    Sie kennen dieses Wellenreflexionsereignis aus dem Studium der geometrischen Optik. In der Klasse x gilt in diesem Fall das Reflexionsgesetz nach Snellius.
  2. Kann gebrochen werden (Brechung)
    Brechung kann auftreten, wenn Wellen zwei verschiedene Medien passieren.
  3. Kann gebogen werden (Beugung)
    Beugung (Biegung) tritt auf, wenn Wellen einen schmalen Spalt passieren.
  4. Kann kombiniert oder kombiniert werden (Interferenz)
    Welleninterferenz entsteht, wenn zwei Wellen zusammenkommen (kombinieren), um ein maximales und minimales Interferenzmuster zu erzeugen.
  5. Kann polarisiert werden (Polarisation)
    Bei der Polarisation wird ein Teil oder die gesamte Richtung von Wellenschwingungen absorbiert. Dieses Polarisationsereignis tritt nur bei Transversalwellen auf.
  6. Kann zersetzt werden (Dispersion)
    Warum ist der Himmel blau?? Dies liegt daran, dass beim Sonnenlicht Ausbreitungssymptome auftreten. Das Sonnenlicht, das Sie sehen, ist weiß, aber es besteht tatsächlich aus roten, orangefarbenen, gelben, grünen, blauen, indigoblauen und violetten Strahlen. Dies geschieht, wenn der Himmel beim Blick auf ein weißes Whiteboard blau erscheint, d. h. alle Farbpigmente werden in unseren Augen reflektiert.

Welleneigenschaften

Im Folgenden sind verschiedene Eigenschaften von Wellen aufgeführt, bestehend aus:


1. Eigenschaften von Schallwellen

  1. Schallwellen benötigen zur Ausbreitung ein Medium
    Da es sich bei Schallwellen um mechanische Wellen handelt, benötigt Schall zur Ausbreitung ein Medium. Dies kann nachgewiesen werden, wenn zwei Astronauten weit von der Erde entfernt sind und die Atmosphäre im Flugzeug leer ist In der Luft kann der Astronaut kein direktes Gespräch führen, sondern nutzt Kommunikationsmittel wie z Telefon. Obwohl die beiden Astronauten im selben Flugzeug saßen. Die Fähigkeit eines Mediums, Partikel in Schwingung zu versetzen, ist unterschiedlich, es gibt sogar Medien, die Schall dämpfen können, zum Beispiel Wasser.
  2. Schallwellen erfahren Reflexion (Reflexion)
    Wellen haben die Eigenschaft, dass sie reflektiert werden, also können auch Schallwellen dies erfahren. Auch für Schallwellen gilt das Gesetz der Wellenreflexion: Einfallswinkel = Reflexionswinkel. Es ist nachweisbar, dass die Reflexion von Schall in einem geschlossenen Raum Echos verursachen kann. Das heißt, ein Teil des reflektierten Schalls stimmt mit dem Originalton überein, so dass der Originalton unklar klingt. Um Echos in Kinos, Studios, Radio, Fernsehen und Konzertsälen zu vermeiden Bei Musik sind die Wände mit einer schalldämmenden Substanz bedeckt, die normalerweise aus Wolle, Baumwolle, Glas oder Gummi besteht oder Eisen.
  3. Schallwellen erleben Brechung (Refraktion)
    Eine der Eigenschaften von Wellen ist, dass sie einer Brechung unterliegen. Brechungsereignisse im Alltag, zum Beispiel ist das Donnergeräusch nachts lauter als tagsüber. Dies liegt daran, dass die Luft in den oberen Schichten tagsüber kühler ist als in den unteren Schichten. Da die Schallgeschwindigkeit bei kalten Temperaturen kleiner ist als bei heißen Temperaturen, beträgt die Schallgeschwindigkeit in Luftschichten Die obere Schicht ist kleiner als die untere Schicht, was dazu führt, dass das Oberschichtmedium dichter ist als das Schichtmedium untere. Das Gegenteil passiert nachts. Tagsüber breitet sich der Blitz also von der oberen Luftschicht in die untere Luftschicht aus. Wenn der einfallende Schall nachts vertikal nach unten wandert, ist die Richtung der Schallausbreitung näher an der Normallinie ausgerichtet. Am besten ist es, wenn tagsüber die Richtung der Schallausbreitung von der Normallinie weg gebrochen wird. Gemäß dem Gesetz der Wellenbrechung werden Wellen, die von einem weniger dichten Medium in ein dichteres Medium gelangen, näher an der Normalenlinie gebrochen oder umgekehrt.
  4. Schallwellen erfahren Biegung (Beugung)
    Schallwellen erfahren sehr leicht eine Beugung, da Schallwellen in der Luft Wellenlängen im Bereich von Zentimetern bis mehreren Metern haben. Unter Beugung versteht man die Ablenkung von Wellen beim Durchgang durch einen Spalt. Die Größe des Spalts liegt in der Größenordnung der Wellenlänge. Wie wir wissen, werden längere Wellen leichter gebrochen. Beugungsereignisse treten beispielsweise dann auf, wenn wir in einer Straßenkurve das Geräusch eines Automotors hören, obwohl wir das Auto nicht gesehen haben, weil es am Kurvenrand von einem hohen Gebäude blockiert wird.
  5. Schallwellen-Erfahrungskombination (Interferenz)
    Bei Schallwellen treten Symptome einer Wellenkombination oder -interferenz auf, die in zwei Bereiche unterteilt werden können, nämlich Bauinterferenz oder Schallverstärkung und destruktive Interferenz oder Schallschwächung. Befinden wir uns beispielsweise zwischen zwei Lautsprechern mit gleicher oder nahezu gleicher Frequenz und Amplitude, hören wir abwechselnd laute und schwache Töne.
  6. Schallwellen erleben Schallausbreitung
    Durch die Interferenz zweier Schallwellen kann es zu Schallausbreitungsereignissen kommen, nämlich Schallverstärkung und -schwächung. Dies geschieht durch die Überlagerung zweier Wellen, die leicht unterschiedliche Frequenzen haben und sich in die gleiche Richtung ausbreiten. Wenn sich die beiden Schallwellen gleichzeitig ausbreiten, erzeugen sie den stärksten Schall, wenn beide Phasen gleich sind. Wenn die beiden Schwingungen in entgegengesetzter Phase sind, wird der schwächste Ton erzeugt.

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2. Eigenschaften von Lichtwellen

  • Lichtwellen erfahren Interferenzen
    Lichtwellen können ebenso wie Schallwellen interferieren. Um eine Lichtinterferenz zu erzielen, ist eine kohärente Lichtquelle erforderlich, nämlich eine Lichtquelle mit derselben Frequenz und einer festen Phasendifferenz. Kohärente Lichtquellen können in Experimenten von Young und Fresnell beobachtet werden. Lichtinterferenzen können dunkle Lichtmuster erzeugen. Dunkle Muster entstehen durch destruktive Interferenz (die sich gegenseitig abschwächt) aufgrund der Verschmelzung zweier Wellen mit entgegengesetzten Phasen. Das helle Muster entsteht durch bauliche Interferenz (gegenseitige Verstärkung) durch die Kombination zweier Wellen gleicher Phase.
  • Lichtwellen erfahren Beugung
    Wellenbeugung ist der Prozess der Wellenbiegung, der durch das Vorhandensein einer Barriere in Form einer Lücke oder Eckbarriere verursacht wird, die einen Teil der Wellenfront blockiert. Die Lichtbeugung erfolgt auch in einzelnen schmalen Schlitzen, die im gleichen Abstand parallel zueinander verlaufen. Je schmaler der Spalt ist, der als Beugungsgitter bezeichnet wird, desto mehr Lücken gibt es in einem Gitter. Je schärfer das auf dem Bildschirm erzeugte Beugungsmuster. Die maximale Beugung tritt auf, wenn helle Linien auf dem Bildschirm erscheinen. Das Beugungsmuster, das auch durch einen runden Spalt entsteht, besteht aus einer zentralen hellen Form, die von hellen und dunklen Ringen umgeben ist.
  • Lichtwellen erfahren Polarisation
    Polarisation ist der Prozess der Filterung der Schwingungsrichtung einer Welle. Dieses Werkzeug zum Filtern der Schwingungsrichtung heißt Polaroid. Ein Beispiel sind Kristalle. Polarisation findet sich auch in der Reflexion und Brechung sowie in der Doppelbrechung. Die Absorption und Reflexion von Licht durch Partikel wird als Streuung bezeichnet. Trifft unpolarisiertes Licht auf ein Medium (Gas), kann das Streulicht teilweise oder vollständig polarisiert sein. Die Polarisationsrichtung ist so, dass sie senkrecht zur Ebene ist, die durch die einfallende Lichtlinie und die Sichtlinie gebildet wird.

3. Eigenschaften elektromagnetischer Wellen

  • Änderungen im elektrischen Feld und im magnetischen Feld treten gleichzeitig auf.
  • Die Richtungen des elektrischen Feldes und des magnetischen Feldes stehen senkrecht zueinander.
  • Die elektrischen und magnetischen Feldstärken sind direkt proportional zueinander, und zwar gemäß der Beziehung E = c. B.
  • Die Ausbreitungsrichtung elektromagnetischer Wellen verläuft immer senkrecht zur Richtung des elektrischen Feldes und des magnetischen Feldes.
  • Elektromagnetische Wellen können sich im Vakuum ausbreiten.
  • Elektromagnetische Wellen breiten sich mit einer Geschwindigkeit aus, die nur von den elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Mediums abhängt.
  • Die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen im Vakuum ist eine allgemeine Konstante und beträgt = 3 x 108 m/s.
  • Elektromagnetische Wellen sind Transversalwellen.
  • Elektromagnetische Wellen können die Prozesse Reflexion, Brechung, Polarisation, Interferenz und Beugung (Biegung) erfahren.

Arten von Wellen

Es gibt verschiedene Arten von Wellen, bestehend aus:


1. Basierend auf dem Medium

  1. Mechanische Wellenist eine Welle, die zu ihrer Ausbreitung ein Medium benötigt, das Energie für den Ausbreitungsprozess einer Welle kanalisiert. Schall ist ein Beispiel für eine mechanische Welle, die sich durch Änderungen des Luftdrucks im Raum (der Dichte der Luftmoleküle) ausbreitet.
  2. Elektromagnetische Welle, nämlich Wellen, die sich ausbreiten können, obwohl kein Medium vorhanden ist. Elektromagnetische Energie breitet sich in Wellen mit mehreren messbaren Eigenschaften aus, nämlich Wellenlänge, Frequenz, Amplitude und Geschwindigkeit.

Quellen elektromagnetischer Wellen sind wie folgt:

  • Elektrische Schwingungen
  • Sonnenlicht erzeugt Infrarotstrahlen
  • Quecksilberlampen, die Ultraviolett erzeugen
  • Das Schießen von Elektronen in einer Vakuumröhre auf einen Metallchip erzeugt Röntgenstrahlen (für Röntgenstrahlen verwendet) und instabile Atomkerne erzeugen Gammastrahlen.

Beispiele für elektromagnetische Wellen im Alltag sind:

  1. Radiowelle
  2. Mikrowellen
  3. Infrarotstrahlen
  4. Ultraviolettes Licht
  5. Sichtbares Licht
  6. Röntgen und
  7. Gamma Strahlen

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2. Basierend auf der Ausbreitungs- und Schwingungsrichtung

Besteht aus:


  • Transversalwellen

nämlich Wellen, deren Ausbreitungsrichtung senkrecht zur Schwingungsrichtung verläuft. Ein Beispiel für eine Transversalwelle ist eine Saitenwelle. Wenn wir das Seil auf und ab bewegen, scheint es, dass sich das Seil in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Wellenbewegung auf und ab bewegt.


Der höchste Punkt der Welle wird aufgerufen Gipfel dabei wird der tiefste Punkt genanntSchlucht. Amplitude ist die maximale Höhe eines Gipfels oder die maximale Tiefe eines Tals, gemessen von der Gleichgewichtsposition. Der Abstand von zwei gleichen und aufeinanderfolgenden Punkten auf einer Welle Wellenlänge genannt(genannt Lambda – griechischer Buchstabe). Unter Wellenlänge kann man sich auch den Abstand von Spitze zu Spitze oder von Tal zu Tal vorstellen.


  • Longitudinalwellen

nämlich Wellen, deren Ausbreitungsrichtung parallel zur Schwingungsrichtung verläuft (zum Beispiel Slinky-Wellen). Die Wellen, die im vibrierenden Slinki auftreten, haben in Form von Dichte und Spannung die gleiche Richtung wie die Länge des Slinki. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Dichten bzw. zwei benachbarten Dehnungen wird genannt eine Welle.


Eine Serie treffen Und Beanspruchung breitet sich entlang der Quelle aus. Treffen ist der Bereich, in dem sich die Federwindungen einander nähern Beanspruchung ist der Bereich, in dem die Federwindungen voneinander abgewandt sind. Wenn Transversalwellen ein Muster aus Spitzen und Tälern aufweisen, bestehen Longitudinalwellen aus einem Muster aus Dichte und Dehnung. Die Wellenlänge ist der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Dichten oder aufeinanderfolgenden Spannungen. Gemeint ist hier der Abstand zweier identischer und aufeinanderfolgender Dichte- bzw. Spannungspunkte.


Wellensymptome

Im Folgenden sind mehrere Wellensymptome aufgeführt, bestehend aus:


  1. Betrachtung
Wellenreflexion

Bei Veranstaltungen Wellenreflexion Es gilt das Gesetz der Wellenreflexion, nämlich dass der Reflexionswinkel gleich dem Einfallswinkel ist. Dies bedeutet, dass, wenn der einfallende Wellenstrahl einen Winkel θ mit der Normalen (einer Linie senkrecht zur reflektierenden Oberfläche) bildet, der reflektierte Strahl einen Winkel θ mit der Normalen bildet.


  1. Wellenbrechung
Wellenreflexion und -brechung

Wellenbrechung (Brechung) ist die Ablenkung der Richtung einer Wellenfront beim Übergang von einem Medium in ein anderes. Manchmal treten Brechung und Reflexion gleichzeitig auf. Wenn eintreffende Wellen auf ein anderes Medium treffen, werden einige der Wellen reflektiert und andere werden durchgelassen oder gebrochen. Brechung entsteht, weil Wellen in unterschiedlichen Medien unterschiedliche Geschwindigkeiten haben.


  1. Interferenz
Mins Einmischung

Welleninterferenz ist die Verschmelzung oder Überlagerung von Wellen, wenn zwei oder mehr Wellen gleichzeitig am selben Ort ankommen. Durch die Interferenz zweier Wellen können Wellen entstehen, deren Amplituden sich gegenseitig verstärken (Interferenz). Maximum) und können auch Wellen erzeugen, deren Amplituden sich gegenseitig abschwächen (Interferenz). Minimum).


  1. Wellenbeugung
Wellenbeugung

Wellenbeugung ist das Ereignis einer Wellenbiegung, wenn sie einen schmalen Spalt oder eine Barriere passiert.


Im gleichen Medium breiten sich Wellen geradlinig aus. Daher breiten sich gerade Wellen auch in Form von geraden Wellen im gesamten Medium aus. Dies gilt nicht, wenn dem Medium eine Barriere oder ein Hindernis in Form einer Lücke gegeben ist. Bei der richtigen Spaltgröße kann sich die einfallende Welle nach dem Durchgang durch den Spalt biegen. Wellenbiegung, die durch das Vorhandensein einer Barriere in Form eines Spalts verursacht wird, wird als Wellenbiegung bezeichnet Wellenbeugung.

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Wenn die Lückenbarriere durch die Breite angegeben wird, ist die Beugung nicht so deutlich sichtbar. Die Wellenfront, die durch den Spalt verläuft, biegt sich nur am Rand des Spalts ab, wie in Abbildung 9 unten dargestellt. Wenn die Lückenbarriere schmal ist, also etwa in der Größenordnung einer Wellenlänge liegt, ist die Wellenbeugung sehr deutlich.


Beispiele für die Anwendung von Wellen und Schallwellen im Alltag

Nachfolgend einige Beispiele für die Anwendung von Wellen und Schallwellen im Alltag, bestehend aus:


  • Radio

Radioenergie ist die niedrigste Form elektromagnetischer Energie mit Wellenlängen von Tausenden Kilometern bis weniger als einem Meter. Die häufigsten Einsatzgebiete sind Kommunikation, Weltraumforschung und Radarsysteme. Radar ist nützlich, um Wettermuster und Stürme zu untersuchen, 3D-Karten der Erdoberfläche zu erstellen, Niederschläge und Eisbewegungen in Polarregionen zu messen und die Umwelt zu überwachen. Die Radarwellenlänge liegt zwischen 0,8 und 100 cm.


  • Mikrowelle

Die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung liegt zwischen 0,3 und 300 cm. Seine Verwendung findet hauptsächlich in den Bereichen Kommunikation und Informationsübermittlung über offene Räume, Kochen und aktive PJ-Systeme statt. In einem aktiven PJ-System werden Mikrowellenimpulse auf ein Ziel abgefeuert und die Reflexionen gemessen, um die Eigenschaften des Ziels zu untersuchen. Eine Beispielanwendung ist der Microwave Imager (TMI) der Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM), der Mikrowellenstrahlung misst Aus dem elektromagnetischen Spektrum emittierte elektromagnetische Energie der Erdatmosphäre zur Messung der Verdunstung, des Wassergehalts in Wolken und der Intensität Regen.


  • Infrarot

Gesundheitszustände können durch die Untersuchung der Infrarotemissionen des Körpers diagnostiziert werden. Zur Erkennung von Durchblutungsstörungen, Arthritis und Krebs werden spezielle Infrarotfotos, sogenannte Thermogramme, eingesetzt. Infrarotstrahlung kann auch bei Einbruchmeldeanlagen eingesetzt werden. Ein Dieb blockiert ohne sein Wissen das Licht und versteckt den Alarm. Die Fernbedienung kommuniziert mit dem Fernseher über die von der LED erzeugte Infrarotstrahlung (Light Emitting). Diode) im Gerät enthalten, so dass wir den Fernseher mit der Fernbedienung aus der Ferne einschalten können Kontrollen.


  • Ultraviolett

UV-Licht wird für die Pflanzenassimilation benötigt und kann Keime von Hautkrankheiten abtöten.


  • Röntgen

Röntgenstrahlen werden in der Medizin häufig dazu verwendet, die Position von Knochen im Körper zu fotografieren, insbesondere um Knochenbrüche festzustellen. Bei der Verwendung von Röntgenstrahlen ist jedoch Vorsicht geboten, da menschliche Gewebezellen durch die längere Verwendung von Röntgenstrahlen geschädigt werden können.


  • Musikinstrument

Bei Musikinstrumenten wie Gitarren wird die Schallquelle durch vibrierende Objekte, nämlich Saiten, erzeugt. Wird die Saite mit großer Amplitude (Abweichung) gezupft, ist der erzeugte Ton lauter. Und wenn die Spannung der Saite gedehnt wird, wird der Klang höher. Ebenso mit Trommeln und anderen Musikinstrumenten. Schall entsteht, weil die Schallquelle vibriert.


  • Blinde Brille

Ausgestattet mit einem Ultraschall-Sende- und Empfangsgerät, das Ultraschall-Senden und -Empfangen nutzt.

  • Messung der Meerestiefe
  • Medizinische Ausrüstung

zur Ultraschalluntersuchung (Ultraschall). Als Beispiel, Ultraschallscannen erfolgt durch Umzug Sonden Um die Bauchhaut einer schwangeren Mutter herum wird auf dem Monitor das Bild eines Fötus angezeigt. Durch die Beobachtung von Bildern des Fötus können Ärzte das Wachstum, die Entwicklung und die Gesundheit des Fötus überwachen. Im Gegensatz zu Röntgenuntersuchungen sind Ultraschalluntersuchungen sowohl für die Mutter als auch für den Fötus sicher (kein Risiko). Bei der Ultraschallprüfung oder -prüfung wird das Material, durch das sie läuft, nicht beschädigt, daher spricht man von Ultraschallprüfung nicht schädlich (zerstörungsfreie Prüfung, abgekürzt NDT).


Ultraschalluntersuchungen werden auch zur Untersuchung der Leber (ob Anzeichen für Leberkrebs vorliegen oder nicht) und des Gehirns eingesetzt. GeräteherstellungUltraschall um beschädigtes Hirngewebe zu entfernen, ohne dass eine Gehirnoperation durchgeführt werden muss. „Auf diese Weise müssen sich Patienten keiner risikoreichen Gehirnoperation unterziehen. Die Entfernung von geschädigtem Hirngewebe kann erfolgen, ohne dass die Kopfhaut geschnitten und genäht oder der Schädel perforiert werden muss.


Beispiel einer Wellenfrage

Eine Wanderwelle, die sich auf einem Draht ausbreitet, kann ausgedrückt werden als: y = 2 sin π (100t-4x) mit y in cm, x in m und t in Sekunden. Besteht der Draht aus einem Material mit einer Massendichte pro Längeneinheit von 20 g/cm, dann beträgt die Spannung im Draht ...


Diskussion:

100π = ω
100π = 2πf
50 Hz = f

4π = k
4π = 2π/λ
2 = λ

V-Saite = λ * f
v = 2*50
v = 100

v = √(μ/f)
100 = √(20/f)
10000 = 20 / f
F = 0,002 N


Literaturverzeichnis:

  1. Beiser, Arthur. 1999. Konzepte der modernen Physik (Übersetzung). Jakarta: Erlangga.
  2. Budikase, E, et al., 1987. Physik für SMU. Jakarta: Ministerium für Bildung und Kultur.

Das ist die Diskussion darüber Wellenformel – Definition, Gleichungen, Merkmale, Eigenschaften, Typen, Symptome und Beispielfragen Wir hoffen, dass diese Rezension Ihren Einblick und Ihr Wissen erweitern kann. Vielen Dank für Ihren Besuch. 🙂 🙂 🙂

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