Welle

1. Maschinenbau: Maschinenelement zur Leitung (Übertragung) von Drehmomenten, Bewegungen und Kräften; beansprucht auf Verdrehung, Biegung, Zug beziehungsweise Druck. Welle werden aus Stahl, -guss oder Kugelgraphitguss als glatte (Transmissionswelle), abgesetzte, verzahnte (Ritzelwelle) mit Nocken (Nockenwelle) oder mit Gelenken versehene (Gelenkwelle), in der Länge veränderbare (Teleskopwelle) und als biegsame Welle hergestellt; siehe auch Kurbelwelle.

2. Physik: Vorgang, bei dem sich eine physikalische Größe örtlich und zeitlich ändert, zum Beispiel eine sich ausbreitende Schwingung; wird mathematisch durch eine Wellengleichung beschrieben. Während für die Ausbreitung mechanischer Welle (Schall) ein übertragendes Medium erforderlich ist, pflanzen sich elektromagnetische Wellen auch im Vakuum fort. Bei Längs- oder Longitudinalwelle erfolgen die Schwingungen in Ausbreitungsrichtung, bei Quer- oder Transversalwelle senkrecht dazu. Die einfachste Welle ist die harmonische Welle (Sinuswelle), bei der die Auslenkung der schwingenden Größe aus der Ruhelage räumlich und zeitlich periodisch erfolgt. Die maximale Auslenkung heißt Amplitude, die zugehörigen Orte werden abwechselnd als Wellenberg und Wellental bezeichnet; der Abstand zweier aufeinanderfolgender Orte gleichen Schwingungszustandes (Phase 4) ist die Wellenlänge X. zwischen ihr, der Frequenz v und der Phasengeschwindigkeit c besteht die Beziehung c = Xv. In stehenden Wellen wechseln Schwingungsbäuche mit maximaler Schwingung ab mit Schwingungsknoten, in denen Ruhe herrscht. Neben harmonische gibt es viele nichtperiodische Wellenformen, zum Beispiel Knallwelle, Explosionswelle, Erdbebenwelle. Kugelwelle breiten sich von dem punktförmigen Erregungszentrum gleichmäßig nach allen Seiten aus, die Wellenflächen sind konzentrische Kugeln. Eine ebene Welle hat ebene Wellenflächen. Die in Ausbreitungsrichtung vorderste Wellenfläche heißt Wellenfront. Bei Stoßwelle oder Schockwelle (zum Beispiel bei der Kopfwelle eines mit Überschallgeschwindigkeit fliegenden Körpers) ist die Amplitude an der Wellenfront besonders groß. Beim Übergang einer Welle von einem Medium in ein anderes erfolgen Reflexion und Brechung, beim Auftreffen auf ein Hindernis Beugung. Alle Wellen zeigen bei Überlagerung Interferenz. Oberflächenwellen breiten sich an der Oberfläche von Flüssigkeiten und Festkörpern aus (siehe auch Grenzflächenwellen). Wasserwelle werden zum Beispiel durch Wind verursacht; die Wasserteilchen vollführen dabei kreisende Bewegungen, was zu nichtsinusförmigen Welle führt. Ihre Phasengeschwindigkeit wird bei großer Wellenlänge durch die Schwerkraft (Schwerewelle), bei kleiner Wellenlänge durch die Oberflächenspannung (Kapillarwelle oder Riffeln) bestimmt; siehe auch Materiewellen.

Welle-Nabe-Verbindung: Gefüge von Maschinenelementen zur Übertragung von Kräften und Momenten von der Radnabe auf die Welle durch Form- oder Kraftschluss. Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung werden durch Passfeder (Scheibenfeder), Vielnutprofil und Stifte (nur bei geringer Belastung, als Querstift oder Längsstift) hergestellt; kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindung durch Keile (Einlege-, Treib-, Nasenkeile), Kegel sowie Ringfederspannelemente.

Wellenbock: Lagerung für den außerhalb des Schiffskörpers befindliche Teil der seitlichen Propellerwellen bei Mehrschraubenschiffen; besteht aus 2 im Winkel von 60° gespreizten Wellenbockarmen, in deren Schnittpunkt das Lager zur Aufnahme der Welle angeordnet ist.

Wellenbrecher: 1. an der Küste ins Meer gebaute Anlage, zum Beispiel eine Mole oder Buhne, an der sich die anrollenden Wellen brechen sollen, so dass ihre Gewalt gemindert wird.

2. Wasserabweiser aus aufrechtstehendem Blech, der auf dem Vorschiff schnellfahrender Schiffe und Boote querschiffs V-förmig angeordnet ist; soll das dahinterliegende Deck von überkommendem Wasser freihalten.

Wellenfachweben: neues, hochproduktives Webverfahren, bei dem über die Arbeitsbreite gleichzeitig mehrere Schützen hintereinander durch Teilfächer laufen.

Wellenfläche: Fläche gleicher Phase in einem Wellenfeld. In isotropen Stoffen stehen die Wellenfläche senkrecht zur Strahlrichtung. Bei einem optischen System werden die Unterschiede zwischen der Wellenfläche im Bildraum und einer Kugelfläche als Wellenaberrationen bezeichnet. Diese entstehen durch Abbildungsfehler und Beugung des Lichtes. Sie bewirken im Allgemeinen eine Verlagerung und Verringerung des Maximums der Punktbildfunktion.

Wellenfunktion: die den Zustand eines (spinlosen, nichtrelativistischen) Quantensystems beschreibende, der Schrödinger-Gleichung genügende Funktion t)\ wird oft Zustandsfunktion oder -vektor, gelegentlich Psi-funktion genannt. Das Absolutquadrat |i//|2 der Wellenfunktion wird nach M. Born als Aufenthaltswahrscheinlichkeit des beschriebenen Systems zur Zeit t am Ort r interpretiert (statistische oder Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Wellenfunktion) im weiteren Sinne bezeichnet man als Wellenfunktion die (2s + l)-komponentigen Funktionen, die den relativistischen Wellengleichungen für Teilchen mit Spinquantenzahl s genügen.

Wellengleichung: partielle Differentialgleichung 2. Ordnung, die die Ausbreitung physikalischen Größen y in Raum und Zeit t beschreibt. Bei Beschränkung auf eine Ortskoordinate x hat die Wellengleichung. Die Schrödinger-Gleichung, die das Verhalten von Quantenteilchen beschreibt, wird auch als Wellengleichung bezeichnet.

Wellenhose: Ausbuchtung der Außenhaut zur Umkleidung und Lagerung des seitlichen Propellerwellenaustritts bei Mehrschraubenschiffen; die Propellerwelle verbleibt damit im Inneren des Schiffskörpers.

Wellenleiter: Leitung zur Übertragung elektromagnetische Wellen im Höchstfrequenz-, Infrarot- beziehungsweise Lichtwellenbereich. Aufbau und Material hängen vom Frequenzbereich und Anwendungsfall ab. So besteht der Hohlrohr-Wellenleiter aus einem metallischen Rohr (Hohlleiter), der Eindraht-Wellenleiter aus einem plastikbeschichteten Draht (Goubau-Leitung) und der optischen Wellenleiter aus einer plastikbeschichteten Glasfaser (Lichtleiterkabel).

Wellenmessgerät: elektronisches Gerät zur Messung der Wellenlänge beziehungsweise der Frequenz elektromagnetische Schwingungen in der Hoch- und Höchstfrequenztechnik. Wellenmessgeräte arbeiten nach dem Resonanzprinzip, bei sehr hohen Frequenzen werden Topfkreise und Hohlraumresonatoren verwendet.

Wellenzahl: Kehrwert der Wellenlänge, Zeichen a oder v; übliche Größe in der Spektroskopie. Die zum Beispiel in cm gemessene Wellenzahl gibt an, wie viele Wellenlängen auf 1 cm entfallen.