Dieses Quiz als Battle spielen: Deutsch, Klasse 7-8, G-Niveau

Longitudinal- und Transversalwellen - Physik

Einleitung

Wellen begegnen Dir beim Hören, beim Musizieren, bei Erdbeben, auf einer Wasseroberfläche und beim Licht. Eine Welle breitet eine Störung aus und transportiert dabei Energie. Die Teilchen eines Mediums werden meistens nur um ihre Ruhelage ausgelenkt; sie wandern nicht dauerhaft mit der Welle mit.

Bei mechanischen Wellen ist besonders wichtig, wie die Schwingungsrichtung der Teilchen zur Ausbreitungsrichtung der Welle liegt. Daraus ergeben sich zwei Grundtypen: Longitudinalwellen und Transversalwellen.

Was ist eine mechanische Welle?

Eine mechanische Welle entsteht, wenn gekoppelte Teilchen nacheinander schwingen. Jedes Teilchen regt sein Nachbarteilchen an. So breitet sich die Störung durch einen Stoff aus. Dieser Stoff heißt Medium, zum Beispiel Luft, Wasser, ein Seil, eine Feder oder Gestein.

Merksatz: Die Welle breitet sich aus, die Teilchen schwingen um ihre Gleichgewichtslage.

Zwei Richtungen entscheiden

Für die Einteilung vergleichst Du zwei Richtungen:

Schwingungsrichtung: Richtung, in der ein Teilchen des Mediums hin- und herschwingt.
Ausbreitungsrichtung: Richtung, in der sich die Welle und ihre Energie fortbewegen.

Sind beide Richtungen parallel, liegt eine Longitudinalwelle vor. Stehen sie senkrecht aufeinander, handelt es sich um eine Transversalwelle.

Longitudinalwellen

Bei einer Longitudinalwelle schwingen die Teilchen parallel zur Ausbreitungsrichtung. Es entstehen abwechselnd Bereiche mit dichter und weniger dicht stehenden Teilchen.

Verdichtung: Teilchen liegen enger zusammen; Druck oder Spannung sind erhöht.
Verdünnung: Teilchen liegen weiter auseinander; Druck oder Spannung sind geringer.

Ein typisches Schulmodell ist eine lange Feder. Wird ihr Ende in Längsrichtung vor- und zurückbewegt, laufen Verdichtungen und Verdünnungen durch die Feder.

Auch Schall in Luft ist im Normalfall eine Longitudinalwelle. Die Luftmoleküle schwingen vor und zurück, während sich die Druckänderung durch den Raum ausbreitet.

Beispiele: Schall in Gasen und Flüssigkeiten, Druckwellen in einer Feder und seismische P-Wellen.

Transversalwellen

Bei einer Transversalwelle schwingen die Teilchen oder Feldgrößen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Ein einfaches Modell ist ein gespanntes Seil: Bewegst Du ein Ende nach oben und unten, wandert die Störung entlang des Seils nach vorn.

Eine Transversalwelle besitzt Wellenberge und Wellentäler. Ihre Schwingungsrichtung kann festgelegt werden. Diese Eigenschaft heißt Polarisation.

Auch elektromagnetische Wellen sind transversal. Bei Licht schwingen elektrisches und magnetisches Feld senkrecht zueinander und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Licht benötigt kein stoffliches Medium.

Beispiele: Wellen auf einem Seil, Schwingungen einer Saite, elektromagnetische Wellen und seismische S-Wellen.

Vergleich

Merkmal	Longitudinalwelle	Transversalwelle
Lage der Schwingungsrichtung	parallel zur Ausbreitungsrichtung	senkrecht zur Ausbreitungsrichtung
Typische Struktur	Verdichtung und Verdünnung	Wellenberg und Wellental
Schulmodell	Feder in Längsrichtung	Seil quer zur Länge
Beispiel	Schall in Luft	Licht im Vakuum
Polarisation	im üblichen Sinn nicht möglich	möglich

Größen zur Beschreibung von Wellen

Die wichtigsten Wellengrößen gelten für beide Wellentypen:

Amplitude $A$ : größte Auslenkung aus der Ruhelage.
Wellenlänge $λ$ : kleinster Abstand zweier Punkte gleicher Phase.
Frequenz $f$ : Zahl der Schwingungen pro Sekunde; Einheit Hertz.
Periodendauer $T$ : Zeit für eine vollständige Schwingung.
Ausbreitungsgeschwindigkeit $v$ : Geschwindigkeit der Welle.

Es gelten die Zusammenhänge:

$f = \frac{1}{T}$

$v = λ \cdot f$

Beispiel: Eine Welle hat die Wellenlänge $λ = 2 m$ und die Frequenz $f = 3 H z$ . Dann gilt:

$v = 2 m \cdot 3 H z = 6 \frac{m}{s}$

Seismische P- und S-Wellen

Bei einem Erdbeben entstehen verschiedene Wellenarten. P-Wellen sind longitudinale Druckwellen. Sie können sich durch feste und flüssige Bereiche ausbreiten. S-Wellen sind transversale Scherwellen. Sie benötigen ein Material, das Scherkräfte übertragen kann, und laufen daher nicht durch Flüssigkeiten.

Da P-Wellen schneller sind, treffen sie an einer Messstation vor den S-Wellen ein. Aus den unterschiedlichen Ankunftszeiten gewinnen Forschende Informationen über Entfernung und Aufbau des Erdinneren.

Wasserwellen als Mischform

Wasserwellen an der Oberfläche sind meist keine reinen Transversalwellen. Die Wasserteilchen bewegen sich häufig auf annähernd kreisförmigen oder elliptischen Bahnen. Deshalb enthalten Oberflächenwellen longitudinale und transversale Bewegungsanteile.

Merksatz: Das sichtbare Wandern eines Wellenbergs bedeutet nicht, dass dasselbe Wasserteilchen mit dem Wellenberg über die gesamte Strecke reist.

Einfache Versuche

Federwelle: Lege eine lange Feder auf den Boden und bewege ein Ende in Längsrichtung. Beobachte Verdichtungen und Verdünnungen.
Seilwelle: Bewege ein gespanntes Seilende auf und ab. Vergleiche Schwingungs- und Ausbreitungsrichtung.
Schallwelle: Halte eine leichte Papiermembran vor einen Lautsprecher und beobachte ihre Schwingung. Die Membran macht die Luftdruckänderungen sichtbar.

Führe Versuche nur mit genügend Abstand zu anderen Personen durch. Eine gespannte Feder oder ein Seil darf nicht unkontrolliert zurückschnellen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Wie liegt bei einer Longitudinalwelle die Schwingungsrichtung zur Ausbreitungsrichtung? (Parallel) (!Senkrecht) (!Kreisförmig) (!Ohne feste Beziehung)

Wie liegt bei einer Transversalwelle die Schwingungsrichtung zur Ausbreitungsrichtung? (Senkrecht) (!Parallel) (!Immer kreisförmig) (!Immer rückwärts)

Welche Welle ist Schall in Luft normalerweise? (Longitudinalwelle) (!Transversalwelle) (!Stehende Lichtwelle) (!Elektromagnetische Welle)

Welches Beispiel ist eine Transversalwelle? (Welle auf einem gespannten Seil) (!Schall in Luft) (!Druckimpuls in einer Feder) (!P-Welle im Gestein)

Was wird durch eine Welle hauptsächlich transportiert? (Energie) (!Das gesamte Medium) (!Dauerhaft Materie) (!Nur Masse)

Welche Größe beschreibt die größte Auslenkung? (Amplitude) (!Frequenz) (!Wellenlänge) (!Ausbreitungsrichtung)

Welche Gleichung verbindet Wellengeschwindigkeit, Wellenlänge und Frequenz? (v gleich Lambda mal f) (!v gleich f geteilt durch Lambda) (!v gleich Lambda plus f) (!v gleich T mal f)

Welche seismische Welle ist longitudinal? (P-Welle) (!S-Welle) (!Love-Welle) (!Oberflächenwelle allgemein)

Warum können S-Wellen nicht durch Flüssigkeiten laufen? (Flüssigkeiten übertragen keine ausreichenden Scherkräfte) (!Flüssigkeiten besitzen keine Teilchen) (!S-Wellen sind elektromagnetisch) (!S-Wellen haben keine Energie)

Welche Wellen können polarisiert werden? (Transversalwellen) (!Nur Longitudinalwellen) (!Nur Schallwellen in Luft) (!Alle Druckwellen)

Memory

Longitudinalwelle	parallele Schwingungsrichtung
Transversalwelle	senkrechte Schwingungsrichtung
Verdichtung	kleiner Teilchenabstand
Wellenlänge	Abstand gleicher Phase
Frequenz	Schwingungen pro Sekunde
P-Welle	seismische Druckwelle
S-Welle	seismische Scherwelle
Polarisation	Ausrichtung einer Querwelle

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Longitudinalwelle	Teilchen schwingen parallel zur Ausbreitung
Transversalwelle	Teilchen schwingen senkrecht zur Ausbreitung
Schall in Luft	Beispiel einer Druckwelle
Licht im Vakuum	Beispiel einer elektromagnetischen Querwelle
S-Welle	benötigt ein schubfestes Medium

Kreuzworträtsel

Parallel	Wie schwingen Teilchen bei einer Longitudinalwelle zur Ausbreitungsrichtung?
Senkrecht	Wie schwingen Teilchen bei einer Transversalwelle zur Ausbreitungsrichtung?
Verdichtung	Wie heißt ein Bereich mit besonders engem Teilchenabstand?
Amplitude	Wie heißt die größte Auslenkung einer Welle?
Frequenz	Welche Größe gibt Schwingungen pro Sekunde an?
Polarisation	Wie heißt die Festlegung der Schwingungsrichtung einer Querwelle?

LearningApps

Lückentext

Eine mechanische Welle benötigt ein schwingfähiges

.

Bei einer Longitudinalwelle schwingen die Teilchen

zur Ausbreitungsrichtung.

Bereiche mit engem Teilchenabstand heißen

.

Bei einer Transversalwelle stehen Schwingungsrichtung und Ausbreitungsrichtung

aufeinander.

Schall in Luft ist normalerweise eine

.

Licht im Vakuum ist eine elektromagnetische

.

Die größte Auslenkung heißt

.

Die Zahl der Schwingungen pro Sekunde ist die

.

Für die Wellengeschwindigkeit gilt v gleich Wellenlänge mal

.

Seismische P-Wellen sind

.

Seismische S-Wellen können sich nicht durch

ausbreiten.

Wasserwellen an der Oberfläche sind häufig eine

.

Offene Aufgaben

Leicht

Wellen beobachten: Finde drei Wellenerscheinungen im Alltag und ordne sie begründet als longitudinal, transversal oder Mischform ein.
Feder-Modell: Zeichne eine Feder mit einer Verdichtung und einer Verdünnung. Markiere beide Richtungen mit Pfeilen.
Seil-Modell: Erstelle eine Bildfolge mit vier Bildern, die die Ausbreitung eines Wellenbergs auf einem Seil zeigt.
Begriffe erklären: Formuliere eigene Merksätze zu Amplitude, Wellenlänge und Frequenz.

Standard

Versuchsprotokoll: Untersuche mit einer Feder Longitudinal- und Transversalbewegungen und dokumentiere Aufbau, Beobachtung und Ergebnis.
Erklärvideo: Produziere ein einminütiges Video, in dem Du den Richtungsvergleich mit Händen, Seil oder Feder darstellst.
Schallmodell: Baue ein Teilchenmodell für Verdichtung und Verdünnung und fotografiere zwei Zustände.
Wellenrechnung: Erfinde drei realistische Aufgaben zu $v = λ \cdot f$ und löse sie nachvollziehbar.

Schwer

Seismologie-Projekt: Erkläre mit einem Modell, warum P-Wellen durch Flüssigkeiten laufen können, S-Wellen aber nicht.
Fehlvorstellungen prüfen: Befrage fünf Personen dazu, ob bei einer Wasserwelle Wasser mitwandert. Werte die Antworten aus und kläre die Vorstellung physikalisch.
Medienanalyse: Untersuche eine Filmszene mit Schall, Licht oder Erdbebenwellen auf physikalische Richtigkeit.
Wellen-Simulation: Entwickle eine digitale oder analoge Simulation, in der Amplitude, Frequenz und Wellenlänge verändert werden können.

Lernkontrolle

Modellvergleich: Vergleiche Feder- und Seilmodell. Erkläre, welche Eigenschaften realer Wellen sie gut zeigen und wo ihre Grenzen liegen.
Alltagstransfer: Entscheide für Lautsprecherschall, Gitarrensaite, Licht und P-Welle jeweils den Wellentyp und begründe mit beiden Richtungen.
Materialwechsel: Eine Welle tritt in ein anderes Medium ein und ihre Geschwindigkeit ändert sich. Erkläre, was bei gleichbleibender Frequenz mit der Wellenlänge geschieht.
Erdbebenanalyse: Begründe, wie das Ausbleiben von S-Wellen Hinweise auf flüssige Schichten im Erdinneren liefern kann.
Wasserwellenkritik: Bewerte die Aussage „Wasserwellen sind immer Transversalwellen“ und formuliere eine fachlich bessere Aussage.
Experiment planen: Entwickle einen Versuch, mit dem Schwingungsrichtung und Ausbreitungsrichtung getrennt sichtbar gemacht werden.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:

Longitudinal- und Transversalwellen über die Lage von Schwingungs- und Ausbreitungsrichtung unterscheiden kannst.
passende Beispiele begründet zuordnen und Mischformen erkennen kannst.
Verdichtung, Verdünnung, Wellenberg, Wellental, Amplitude, Frequenz und Wellenlänge korrekt verwendest.
die Beziehungen $f = \frac{1}{T}$ und $v = λ \cdot f$ anwenden kannst.
Modelle und Experimente beschreiben, auswerten und kritisch beurteilen kannst.
P- und S-Wellen auf den Aufbau des Erdinneren beziehen kannst.
typische Fehlvorstellungen zum Stoff- und Energietransport erklären kannst.

OERs zum Thema

Verknüpfte Lernbereiche

Longitudinal- und Transversalwellen - Physik

aiMOOC-Projekte

Schulfach+

Prüfungsliteratur 2026
Bundesland	Bücher	Kurzbeschreibung
Baden-Württemberg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Mittlere Reife Der Markisenmann - Jan Weiler oder Als die Welt uns gehörte - Liz Kessler Ein Schatten wie ein Leopard - Myron Levoy oder Pampa Blues - Rolf Lappert	Abitur Dorfrichter-Komödie über Wahrheit/Schuld; Roman über einen Ort und deutsche Geschichte. Mittlere Reife Wahllektüren (Roadtrip-Vater-Sohn / Jugendroman im NS-Kontext / Coming-of-age / Provinzroman).
Bayern	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Lustspiel über Machtmissbrauch und Recht; Roman als Zeitschnitt deutscher Geschichte an einem Haus/Grundstück.
Berlin/Brandenburg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Der Biberpelz - Gerhart Hauptmann Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Gerichtskomödie; soziales Drama um Ausbeutung/Armut; Komödie/Satire um Diebstahl und Obrigkeit; Roman über Erinnerungsräume und Umbrüche.
Bremen	Abitur Nach Mitternacht - Irmgard Keun Mario und der Zauberer - Thomas Mann Emilia Galotti - Gotthold Ephraim Lessing oder Miss Sara Sampson - Gotthold Ephraim Lessing	Abitur Roman in der NS-Zeit (Alltag, Anpassung, Angst); Novelle über Verführung/Massenpsychologie; bürgerliche Trauerspiele (Moral, Macht, Stand).
Hamburg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Das kunstseidene Mädchen - Irmgard Keun	Abitur Justiz-/Machtkritik als Komödie; Großstadtroman der Weimarer Zeit (Rollenbilder, Aufstiegsträume, soziale Realität).
Hessen	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Der Prozess - Franz Kafka	Abitur Gerichtskomödie; Fragmentdrama über Gewalt/Entmenschlichung; Erinnerungsroman über deutsche Brüche; moderner Roman über Schuld, Macht und Bürokratie.
Niedersachsen	Abitur Der zerbrochene Krug - Heinrich von Kleist Das kunstseidene Mädchen - Irmgard Keun Die Marquise von O. - Heinrich von Kleist Über das Marionettentheater - Heinrich von Kleist	Abitur Schwerpunkt auf Drama/Roman sowie Kleist-Prosatext und Essay (Ehre, Gewalt, Unschuld; Ästhetik/„Anmut“).
Nordrhein-Westfalen	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Komödie über Wahrheit und Autorität; Roman als literarische „Geschichtsschichtung“ an einem Ort.
Saarland	Abitur Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Furor - Lutz Hübner und Sarah Nemitz Bahnwärter Thiel - Gerhart Hauptmann	Abitur Erinnerungsroman an einem Ort; zeitgenössisches Drama über Eskalation/Populismus; naturalistische Novelle (Pflicht/Überforderung/Abgrund).
Sachsen (berufliches Gymnasium)	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Irrungen, Wirrungen - Theodor Fontane Der gute Mensch von Sezuan - Bertolt Brecht Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Der Trafikant - Robert Seethaler	Abitur Mischung aus Klassiker-Drama, sozialem Drama, realistischem Roman, epischem Theater und Gegenwarts-/Erinnerungsroman; zusätzlich Coming-of-age im historischen Kontext.
Sachsen-Anhalt	Abitur (keine fest benannte landesweite Pflichtlektüre veröffentlicht; Themenfelder)	Abitur Schwerpunktsetzung über Themenfelder (u. a. Literatur um 1900; Sprache in politisch-gesellschaftlichen Kontexten), ohne feste Einzeltitel.
Schleswig-Holstein	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Recht/Gerechtigkeit und historische Tiefenschichten eines Ortes – umgesetzt über Drama und Gegenwartsroman.
Thüringen	Abitur (keine fest benannte landesweite Pflichtlektüre veröffentlicht; Orientierung am gemeinsamen Aufgabenpool)	Abitur In der Praxis häufig Orientierung am gemeinsamen Aufgabenpool; landesweite Einzeltitel je nach Vorgabe/Handreichung nicht einheitlich ausgewiesen.
Mecklenburg-Vorpommern	Abitur (Quelle aktuell technisch nicht abrufbar; Beteiligung am gemeinsamen Aufgabenpool bekannt)	Abitur Land beteiligt sich am länderübergreifenden Aufgabenpool; konkrete, veröffentlichte Einzeltitel konnten hier nicht ausgelesen werden.
Rheinland-Pfalz	Abitur (keine landesweit einheitliche Pflichtlektüre; schulische Auswahl)	Abitur Keine landesweite Einheitsliste; Auswahl kann schul-/kursbezogen erfolgen.