Schallwellen bei Explosionen?
Hey, die normale Ausbreitungsgeschwindigkeit bei Schallwellen beträgt ja rund 340 m/s. Ändert sich da etwas dran wenn die Schallwellen von Explosionen ausgehen? Und wie ist die Wellenlänge bei diesen Schallwellen?
Vielen Dank schonmal im Voraus für die Hilfe :)
3 Antworten
Würde sagen, das verhält sich ganz ähnlich wie beim Überschallknall bei Flugzeugen: Es entsteht eine Schockwelle dadurch, dass sich durch die Explosion bedingt Materialteilchen mit Überschallgeschwindigkeit bewegen, sich dadurch eine einzelne Schockwelle sozusagen als Summe der "Zusammenstöße" der Materieteilchen mit den Luftmolekülen ergibt. In so einer Schockwelle müssten, weil es quasi eine "Rechteckwelle", zumindest eine Welle mit steiler Anstiegszeit, ist, viele hohe Frequenzanteile enthalten sein. Es dürfte also keine bestimmte Wellenlänge existieren, zumal das ja ein Impuls, ein einmaliger Vorgang ist, von Effekten wie Echo usw. abgesehen. Diese Schockwelle wird keine Überschallgeschwindigkeit erreichen, ebenso wie die Überschallknallwelle bei Flugzeugen.
Klar, das stimmt. Die Schallgeschwindigkeit nimmt mit der Lufttemperatur zu. Um wieviel genau, müsste ich jetzt selber googeln. Zu bedenken ist dann aber, dass ja nur die Luft nahe der Explosion sehr heiß ist, je größer der Abstand zur Explosion, desto kühler wird die Luft, und damit die Schallgeschwindigkeit auch geringer.
Vielen Dank! Ich müsste jedoch trotzdem nochmal wegen der Wellenlänge fragen… Als Kontext: Ich muss einen Vortrag halten in Physik über das Spektrum von Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit zum einen von Explosionswellen. Mein Physiklehrer meinte ich soll über die mechanischen Wellen von Explosionswellen reden und diese wären die Schallwellen, nur leider finde ich da leider wenig bis gar nichts im Internet drüber und wüsste auch nicht so wirklich, was ich da hin schreiben soll
Also überlegen wir mal: Eine Explosion ist eine sehr schnelle Verbrennung von Stoffen, die Ausbreitung der Schockwelle erfolgt mit weit mehr als der Luftschallgeschwindigkeit. Innerhalb des sehr kurzen Zeitraumes dieser Verbrennung wird die umgebende Luft sowohl schlagartig erhitzt als auch "angestoßen". Die Luft wird also mit einem sehr kurzen Schlag angestoßen.
Man kann Luft auf verschiedene Weise zum Schwingen anregen, etwa durch einen reinen Sinuston aus einem Lautsprecher. Dieser Sinuston hat genau eine Frequenz und damit eine Wellenlänge.
Gibt man man mehrere Sinustöne mit einer immer jeweils doppelten Frequenz auf den Lautsprecher, dann ändert sich der Klang erheblich und man kann per Oszilloskop z. B. sehen, dass sich die resultierende Kurve nicht mehr sinusförmig ist, sondern teilweise viel steiler aussieht. Aufgrund der vielen Frequenzen ergeben sich auch mehrere Wellenlängen, pro Frequenz eine.
Anders herum gesagt, je steiler der Anstieg ist, desto mehr Frequenzen sind enthalten und somit mehrere Wellenlängen.
Wenn also eine Explosion einen schlagartig steilen Anstieg der Luftdichte drumherum erzeugt, müsste doch ähnliches gelten: Es sind viele Frequenzen, viele Wellenlängen enthalten. Insofern kann man doch gar nicht konkret von einer Wellenlänge sprechen.
Zudem ist diese Schockwelle ein einmaliges, kein periodisches Ereignis. Es kann sein, dass die Luftmoleküle dann ins Schwingen geraten, weil die Druckwelle nach der Verbrennung wieder rückwärts läuft. Ob das mit ev. bestimmten luftdichte- und materialart-abhängigen Resonanzfrequenzen erfolgt - keine Ahnung.
All das sind eh nur meine Gedankengänge zur Frage, bin kein Sprengstoff- und Explosions-Experte, müsste selber mein diesbez. Teilwissen korrigierend per Netzsuche erweitern.
Bei einer Explosion (Detonation) breitet sich die Stoßwelle immer mit Überschallgeschwindigkeit aus! Sonst nennt man das Deflagration.
Auch bei Explosionen breiten sich Schallwellen mit der Schallgeschwindigkeit aus.
Hat die Wärme der umgebenden Luft Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit? Da bei Explosionen die Temperatur ja doch mehr als 20°C beträgt, oder?
Im Prinzip ja, aber:
Erstens ändert sich die Schallgeschwindigkeit zwar mit der Temperatur, aber nicht sooo wesentlich.
Zweitens ist die Schallgeschwindigkeit so groß wie die Geschwindigkeit der Temperaturänderung, die ja hauptsächlich durch Schallwellehn transportiert wird.
Vielen Dank! Ich hätte da jedoch trotzdem noch eine Frage. Mir ist leider immer noch nicht so ganz klar, ob es Wellenlängen bei dieser Art von Schallwellen gibt, denn im Internet finde ich dazu nur sehr wenig bis gar nichts
Ja, natürlich gibt es Wellenlängen - das ist bei jeder Art von Schallwelle automatisch der Fall.
Da es aber weder ein reiner Sinuston, noch Musik ist, muss man die Wellenlänge dieses Explosionsgeräusches (= Knall) mittels Fourier-Analyse ermitteln. Und da die Explosion eigentlich rein zeitliches Peak-Signal darstellt, sind theoretisch alle Wellenlängen im entstandenen Geräusch vorhanden. Allerdings schwächen sich manche Wellenlängen bei längerer Übertragung schneller ab als andere, so dass der Knall je nach Entfernung etwas anders klingt.
Das ist nicht richtig. Bei Explosionen hat die Stoßwelle immer Überschallgeschwindigkeit.
Das kann so nur im sehr lokalen Bereich um den Explosionsort gültig sein.
Sobald du etwas außerhalb der Explosion bist, gelten wieder die üblichen Schallgesetze.
Beispiel: Für den Donner (erzeugt durch die vom Blitz erzeugte Explosion) kann man immer mit der Schallgeschwindigkeit rechnen.
Ja, natürlich. Aber das ist der Unterschied zwischen Detonation und Deflagration.
Hat die Wärme der umgebenden Luft Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit? Da bei Explosionen die Temperatur ja doch mehr als 20°C beträgt, oder?