hoi ihrz
mir war langweilig und da hab ich mir mit meinem vater n paar gedanken zum thema schallgeschwindigkeit gemacht
also ich saß gestern auf der terrasse bei ner tasse kaffee und da is mir was aufgefallen. nämlich: wenn man den kaffe umrührt und dann gegen die tasse klopft, wird der ton den man hört tiefer.
ich erkläre mir das folgendermaßen:
wir wissen dass schall eine longitudinalwelle ist. dass heist er schwingt längs seiner ausbreitungsrichtung.
eine schallwelle sie also ungefähr so aus:

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

wobei die hellen bereiche komprimierte, und die dunklen dekomprimierte luft darstellen. und dazwischen eben die übergangsbereiche.
nun wissen wir desweiteren, dass schall in flüssigkeiten um einiges schneller ist. andererseits gelten flüssigkeiten aber als inkompressibel. das würde aber bedeuten, dass schall unter wasser überlichtschnell wäre. denn:

schall rein>||||||||||||||||||||>schall raus

da die teilchen nicht dichter zusammenrücken können, überträgt sich der impuls den ich links in form von schall gebe, augenblicklich ans andere ende.
wie bei diesen kugelspielzeugen wo 5 kugeln auf gleicher höhe aufgehängt sind und wenn ich am einen ende die kugel gegen die übrigen fallen lasse, nimmt sofort die letzte den impuls auf. die 3 mittleren kugeln bewegen sich nicht.
nun aber zurück zum kaffee-problem.
wenn ich also den kaffee umrühre und dann gegen die tasse klopfe hört sich der ton tiefer an. ich nehme an, dass, durch die rotation des mediums die schallwellen ebenfalls auf eine kreisbahn gelenkt werden. denn die teilchen bewegen sich auf kreisbahnen und können daher nur teilchen anstoßen die sich ebenfalls auf kreisbahnen befinden. nur durch die leichte erhöhung der geschwindigkeit wird dieser orbit ein wenig vergrößert. das heißt der durchmesser der umlaufbahn erhöht sich. dadurch wird die schallwelle langsam nach außen getragen. wenn ein teilchen ganz außen ist und dann angestoßen wird kann es den schall wieder auf die tasse übertragen. wenn aber der winkel, in dem das teilchen auf die tassenwand trifft, zu klein, also zu spitz, ist prallt das teilchen ab ohne den schall zu übertragen. es wird quasi reflektiert. durch diese reflexion wird der ton vertieft, da nicht alle teilchen die gegen die tasse stoßen auch den impuls übertragen. der abstand zwischen den impulsen an die tasse vergrößert sich mit zunehmender rotationsgeschwindigkeit, da dann mehr teilchen abprallen und der ton wird tiefer.
ich wüsste gern wie ihr das seht.

greetz Chais

hoi
ich hab das natürlich sofort ausprobiert. leider kann ich deine prognose nicht bestätigen. angenommen wasser transportiert den schall schneller als cappucino. dann würde der schall schneller nach außen geleitet, der abstand zwischen den impulsen die an die tasse weitergegeben werden wäre im vergleich zu cappucino kleiner und damit würde die frequenz weniger verringert. das würde bedeuten, dass zwar ein unterschied da ist, er aber so klein ist, dass mit ihn nicht hört.
außerdem sind die fettmoleküle der milch ja um ein vielfaches größer als wassermoleküle. dass heißt, nach der impulserhaltung wird, bei gleichem impuls, die geschwindigkeit bei fettmolekülen weniger steigen als bei wasser. fett braucht also länger, um nach außen zu kommen.
ich freu mich auf weitere ideen

greetz Chais

aber in der schule lernt man, dass flüssigkeiten inkompressibel sind. dass es das aufgrund der zwar erhöhten aber dennoch unterlichtschnellen schallgeschwindigkeit nicht sein kann meine ich bewiesen zu haben

greetz Chais

hallooo
@ ralph_peter: natürlich bewegen sich die teilchen. das bestreite ich auch nicht. a) rotieren sie um zig achsen und b) sind sie natürlich aufgrund der brown'schen molekularbewegung auch in "ruhelage" nicht fix. beide bewegungen sind aber so minimal, dass man sie hierfür vernachlässigen kann.
ich stell mir das ganze folgendermaßen vor:
1. umrühren
2. gg. die tasse klopfen.
3. tasse verformt sich minimalst und gibt so den impuls an einige teilchen weiter (aufgrund der ovalverformung der tasse, die auf der seite, wo ich klopfe , und die gegenüber)
4. die kreisbewegung addiert sich mit dem zentral gerichteten schubs vom klopfen
5. die teilchen machen einen winzigen hüpfer auf eine engere bahn,
6. sind jetzt aber schneller als teilchen die keinen schubs bekommen haben.
7. schnelle teilchen stoßen je ein langsameres teilchen an
8. der impuls übertragt sich (das schnellere teilchen übertragt die differenzgeschwindigkeit auf das langsamaere teilchen)
9. das angestoßene teilchen wird in eine größere kreisbahn geschubst (aufgrund der höheren geschwindigkeit)
10. dies wiederholt sich je nach bahn unterschiedlich oft
11. irgendwann ist ein teilchen ganz außen angekommen. wenn es jetzt geschubst wird, stößt es gegen die tasse.
12. wenn es gegen die tasse stößt, gibts 2 möglichkeiten. entweder es gibt den impuls an die tasse weiter und die tasse fängt an zu schwingen, oder es prallt aufgrund eines zu flachn winkels ab und muss nochmal nach außen geschubst werden, also wieder bei 7 anfangen.
@ fu_mo: ich weis natürlich dass kein teilchen schneller als lichtgeschwindigkeit sein kann. aber wie gesagt verhält sich das wie hier
die einzelnen kugeln sind natürlich unterlichschnell. der impuls aber, der ja nur eine kraft mit richtung ist, springt im augenblick des anschlagens der ersten kugel auf die letzte über und ist damit überlichtschnell.
so wäre das auch im wasser wenn es absolut inkompressibel wäre.
und ja ich meine den ton, den ich höre, ist tiefer wenn ich vorher umrühre als der ton, den ich höre wenn sich DER KAFFEE in ruhe befindet.
@ idin: da muss ich dich leider enttäuschen. ich hab den versuch mit wasser nachgestellt. leider ohne ein ähnliches ergebnis. (siehe dazu post #3)

oh und sebavampir, du hast mein vollstes mitgefühl

greetz Chais