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

wikipedia.de leifiphysik.de Microsoft Encarta MTS-Medical Biesel GmbH

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