gelagerter, meist cylindrischer Rotationskörper, in der
Regel aus
Eisen
[* 1] oder
Stahl, selten aus
Holz,
[* 2] auf welchem rotierende
Teile, z. B.
Räder oder
Riemenscheiben, befestigt sind.
Lange Wellen
[* 3] (Wellenleitungen) werden namentlich zur Verteilung von
Drehkräften nach verschiedenen Teilen einer
Fabrik benutzt. Derartige Wellenleitungen bestehen aus einzelnen
Stücken von
5-6 m
Länge, die durch
Kuppelungen
[* 4] (s. d.) verbunden und an geeigneten
Stellen in
Zapfenlagern (s.
Lager)
[* 5] gestützt werden, welche an einer
Mauer, an der
Decke
[* 6]
oder anSäulen
[* 7] befestigt sind.
Die
Übertragung der Drehkräfte bildet den charakteristischen Unterschied zwischen Wellen und
Achsen, welch letztere nur durch
das
Gewicht rotierender Teile belastet werden, zu deren Stützung sie dienen. Die amerikanischen biegsamen
Wellen bestehen aus mehreren ineinander steckenden
Cylindern aus schraubenförmig gewundenem
Draht
[* 8] mit einem einzelnen
DrahtalsKern. Die Schraubenwindungen sind abwechselnd rechts- und linksgängig, so daß man im stande ist, die Welle in
beiden Drehrichtungen zu beanspruchen, ohne die Windungen aufzudrehen.
Die Welle wird in einen Lederschlauch eingeschlossen, welcher nicht an der Drehung teilnimmt.
Am Ende kann ein rotierendes
Werkzeug, z. B. ein
Bohrer,
[* 9] angebracht sein, mit welchem man leicht an jeder beliebigen
Stelle
eines Arbeitsstücks bohren kann. Zuerst wurde die biegsame Welle in kleinen
Dimensionen von den Zahnärzten zu Bohrungen an
Zähnen verwendet, bald aber fand sie als wichtiges Hilfsmittel in Werkstätten Anwendung. Bei der
Sonnenwarte in
Potsdam
[* 10] ist durch dieselbe die
Bewegung der
Klappen in dem
Ausschnitt der
Kuppel bewirkt worden, da die
Kuppel ganz
frei bleiben mußte und die biegsame Welle sich den
Bogen
[* 11] derselben bequem anschmiegt, ohne bemerkt zu werden.
[* 12]
(Undulation) nennt man die
Fortpflanzung einer schwingenden
Bewegung von Teilchen zu Teilchen, wobei jedes
in der Fortpflanzungsrichtung folgende Teilchen seine
Schwingung
[* 13] etwas später beginnt als das vorhergehende. Ein anschauliches
Bild von den Vorgängen bei der Wellenbewegung bietet ein wogendes Ährenfeld. Jede
Ähre wird von demWind hinabgebogen,
richtet sich aber vermöge der
Elastizität des
Halms wieder empor, biegt sich wieder hinab etc. und vollführt in dieser
Weise
regelmäß sich wiederholende
Bewegungen oder
Schwingungen.
Die folgenden
Ähren werden durch den Windstoß, der die erste zu schwingen zwang, um so später in
Schwingungen versetzt,
je weiter sie in der
Reihe der
Ähren von der ersten entfernt sind. Infolge der regelmäßigen Abwechselung
von niedergebogenen und wieder aufgerichteten Ährenreihen zeigt die Oberfläche des
Feldes in jedem
Augenblick die Form von
abwechselnden Vertiefungen und
Erhöhungen; diese Wellenform sehen wir mit der
Geschwindigkeit des
Windes das
Feld entlang eilen,
während jedeÄhre, an ihrem
Ort festgewurzelt, ihre schwingende
Bewegung macht.
Wirft man einen
Stein in ein ruhig stehendes Gewässer, so wird das an dieser
Stelle hinabgedrückte
Wasser durch den
Druck des
umgebenden
Wassers wieder emporzusteigen genötigt, kommt aber, nachdem es den ursprünglichen Wasserspiegel erreicht hat,
hier nicht plötzlich zur
Ruhe, sondern setzt seine
Bewegung nach aufwärts fort, bis die entgegenwirkende
Schwerkraft es wieder zum Herabsinken zwingt; so vollführt das durch den
Stein zuerst aus seiner
Ruhelage gebrachte Wasserteilchen
eine
Reihe auf- und abwärts gehender
Schwingungen. Es kann aber das
Gleichgewicht
[* 14] des Wasserspiegels nicht an einer
Stelle gestört
werden, ohne daß sich die
Störung wegen der allseitigen
Fortpflanzung des Wasserdrucks auch auf die ringsum
benachbarten Wasserteilchen überträgt und diese veranlaßt, in gleichem
Takt wie das zuerst gestörte Teilchen auf- und
abzuschwingen, wobei jedes weiter entfernte Teilchen seine schwingende
Bewegung etwas später beginnt als das ihm unmittelbar
vorhergehende.
Jede
Hebung
[* 15] des zuerst gestörten Teilchens gibt zu einer
Hebung der rings benachbarten Teilchen
Anlaß,
welche, indem sie nach allen
Richtungen fortschreitet, einen ringförmigen
Wall um den Erregungsmittelpunkt bildet; die darauf
folgende
Senkung erzeugt ebenso eine kreisförmige Rinne, welche als Wellenthal dem vorausgegangenen Wellenberg unmittelbar
sich anschließt. Während also das zuerst erregte Teilchen eine ganze aus
Hebung und
Senkung bestehende
Schwingung vollendet, erzeugt es eine vollständige aus Wellenberg und Wellenthal gebildete
Welle, und indem es fortfährt
zu schwingen, scheinen aus ihm immer neue Wellenringe hervorzuwachsen, welche sich erweiternd mit gleichförmiger
Geschwindigkeit
nach außenhin fortschreiten. Es ist aber nur die Gestalt der Wasserfläche, welche fortschreitet, nicht aber
das
Wasser selbst; die Wasserteilchen verlassen dabei ebensowenig ihren
Ort als die
Halme eines wogenden Ährenfeldes, sondern
schwanken nur auf und ab, wie man an einem auf dem
Wasser schwimmenden kleinen Holzstückchen, das diese schwingende
Bewegung
mitmacht, leicht beobachten kann. Die Gesamtheit aller von demselben Erregungspunkt ausgehenden Wellenringe bildet ein
Wellensystem. Jede vom
Mittelpunkt des Wellensystems auf der wagerecht gedachten Wasserfläche gezogene
Gerade heißt ein Wellenstrahl.
Alle Wasserteilchen, welche im Ruhezustand auf dieser
Geraden (A B,
[* 12]
Fig. 1) lagen, befinden sich während der Wellenbewegung teils darüber,
teils darunter, je nachdem sie augenblicklich einem Wellenberg oder einem Wellenthal angehören, und bilden
daher in ihrer Aufeinanderfolge eine auf- und abgewundene Wellenlinie.
Eine
Strecke auf dem
Strahl, welche von einer vollständigen
Welle, nämlich einem Wellenberg und einem Wellenthal, eingenommen
wird, nennt man eine Wellenlänge. Betrachten wir die beiden Teilchen, welche augenblicklich die Gipfel zweier aufeinander
folgender Wellenberge einnehmen, so finden wir beide gerade im
Begriff, aus dieser ihrer höchsten
Lage
nach abwärts zu gehen; diese beiden Teilchen, welche offenbar um eine ganze Wellenlänge voneinander abstehen, befinden
sich also in dem nämlichen Schwingungszustand.
Dasselbe gilt überhaupt von je zwei Teilchen, welche um eine oder mehrere ganze Wellenlängen voneinander entfernt sind,
ihre
Bewegungen erfolgen in völliger Übereinstimmung. Nehmen wir dagegen zwei Teilchen, welche um eine
halbe Wellenlänge voneinander abstehen, von denen z. B. das eine auf dem Gipfel eines Wellenbergs,
das andre in der Tiefe des benachbarten Wellenthals liegt, so sind dieselben in gerade entgegengesetzten Schwingungszuständen.
Während nämlich jenes aus seiner höchsten
Lage nach abwärts zu gehen beginnt, ist dieses im
Begriff,
aus seiner tiefsten
Lage nach aufwärts zu gehen. Überhaupt sieht man ein, daß die
Bewegungen zweier