Versuch 25

Wir beobachten die Ausbreitung von longitudinalen und transversalen Schallwellen in Festkörpern und messen ihre (unterschiedlichen) Ausbreitungsgeschwindigkeiten.

Motivationsvideo

(Die in den Videos behandelten Experimente entsprechen nicht unbedingt den Aufgaben in der Versuchsanleitung.)

Versuchsaufbau

Versuchsaufbau mit Steuergerät und Laptop, zwei Ultraschallsonden, Wasserwanne, Metallquader, Gel und Lineal.

Steuergerät

Das Steuergerät (Ultrasonic Echoscope GS200) erzeugt und empfängt die Signale. Die Ultraschallsonden werden an den Ausgängen Probe1 und Probe2 angeschlossen. Die Funktion als Sender oder Empfänger wird über Transmitter Receiver Mode eingestellt.

Die Signale werden mit einer speziellen Software (GS-EchoView) direkt am Computer ausgewertet. Im A-mode wird im oberen Panel das Signal als Funktion der Zeit dargestellt. Das untere Panel zeigt den Verlauf der Time Gain Compensation (TGC), deren Parameter Threshold, Wide, Slope, Start am Steuergerät eingestellt werden können.

📄 Echoskop_GS200_Handbuch.pdf

Ultraschallsonden

Alle Ultraschallsonden können als Sender oder Empfänger verwendet werden. Verschiedene Farben kennzeichnen die Frequenzen 1 MHz (blau), 2 MHz (rot) und 4 MHz (grün).

Die Verbindung wird mit LEMO-Steckverbindern ("push-pull") hergestellt. Beim Einstecken wird der Stecker verriegelt. Zum Ausstecken muss die Verriegelung durch Zug an der Entriegelungshülse (nicht am Kabel) gelöst werden.

🔗 https://www.lemo.com/en/about-lemo/push-pull-connector

Metallquader

Quaderförmige Proben aus verschiedenen Metallen (Aluminium, Messing, Kupfer, Eisen, Edelstahl).

Longitudinale und transversale Schallwellen

In Festkörpern können sich Longitudinalwellen und Transversalwellen ausbreiten. Bei Longitudinalwellen sind die Auslenkungen parallel zur Ausbreitungsrichtung, bei Transversalwellen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.

An Oberflächen gibt es zusätzliche Wellentypen, beispielsweise die Rayleigh- und Love-Wellen, die bei Erdbeben eine wichtige Rolle spielen.

🔗 http://www.redi-bw.de/start/unifr/EBooks-springer/10.1007/978-3-662-48342-8

Seismologie

In der Seismologie werden die (schnelleren) Longitudinalwellen als Primär- oder P-Wellen bezeichnet, die (langsameren) Transversalwellen als Sekundär- oder S-Wellen.

Aus den Messungen wurden detaillierte Kenntnisse über den Aufbau der Erde gewonnen.

🔗 http://www.redi-bw.de/start/unifr/EBooks-springer/10.1007/978-3-662-48342-8

Sonografie

In der medizinischen Diagnostik wird Ultraschall in der Sonografie als bildgebendes Verfahren eingesetzt. Dabei nutzt man Echos, die an Grenzflächen zwischen verschiedenen Materialien entstehen. Moderne Geräte ermöglichen zeitaufgelöste Messungen, dreidimensionale Darstellung oder Information über Strömungsgeschwindigkeiten.

🔗 https://de.wikipedia.org/wiki/Sonografie

Sonografiegerät EDAN DUS60 für optionale Experimente im Praktikum.

Es gibt nur ein Sonografiegerät für alle Gruppen, es steht in Raum DG-4.