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Demonstration des Schallstrahlungsdrucks in Wasser

Akustik Ak 2.1 Versuch 1.9

Einführung

Der durch Ultraschall in Wasser hervorgerufene Schallstrahlungsdruck kann ein Flügelrad in Bewegung setzen.

Material

Tonnenfuß
3 x Doppelmuffe
Stativstange , 4kt, l = 400 mm
Stativstange, l = 100 mm
Universalklemme
Wind-Wasser-Dampfrad
Küvette, 300 mm x 80 mm x 150 mm
Ultraschallgenerator
Wasser

Versuchsaufbau Versuchsaufbau s. Abb. 9 (Ultraschallgenerator Betriebsart: Sinus) Der Schallkopf liegt mit der Stirnfläche, die zur besseren Schallankopplung mit Glycerin benetzt wurde, an der Küvettenwand an. Er ist in der Höhe so justiert, dass sein Schallstrahl nur eine Hälfte des ganz in das Wasser eintauchenden Flügelrades trifft. Durchführung Der Versuch wird mit einer mittleren bis hohen am Ultraschallgenerator eingestellten Amplitude durchgeführt.

Abb. 9

Ergebnis

Nach dem Einsetzen der Beschallung beginnt das Flügelrad sich zu drehen.

Anmerkung

Die Drehung wird durch eine Druckerhöhung im Schallstrahl bewirkt. Diese Druckerhöhung ergibt sich aufgrund nichtlinearer Effekte bei der Ausbreitung von Ultraschallwellen in Wasser. Der Schallwechseldruck liefert im zeitlichen Mittel einen von Null verschiedenen Druck, der als Langevinscher Strahlungsdruck bezeichnet wird.

Hinweis

Das dem Versuch zugrunde liegende Prinzip wird zur Messung des Schallstrahlungsdrucks mit dem Radiometer herangezogen.