Physik · Klasse 6–7 · aktualisiert
Akustik einfach erklärt: Schall verstehen
Erkunde, wie Schall entsteht, gehört und gedämpft wird. Unterscheide Tonhöhe, Lautstärke und Lärm.
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Kurz gesagt
Akustik ist die Lehre vom Schall: Eine Quelle schwingt, ein Medium überträgt die Störung, und ein Empfänger reagiert. Die Frequenz bestimmt die Tonhöhe; stärkere Druckschwankungen wirken unter gleichen Bedingungen lauter.
Die Akustik untersucht Schall von seiner Entstehung bis zum Hören. Ein schwingender Körper regt ein Medium an; dessen Druckschwankungen erreichen einen Empfänger. Wie hoch ein Ton klingt, hängt vor allem von der Frequenz ab. Wie laut er wirkt, hängt unter gleichen Bedingungen auch von der Stärke der Druckschwankungen ab.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
3 Abschnitte
Wenn du eine Gitarrensaite anzupfst, beginnt sie zu schwingen. Die Saite ist eine Schallquelle. Sie drückt die benachbarte Luft abwechselnd zusammen und lässt sie sich ausdehnen. Die Druckschwankungen wandern durch die Luft. Diese mechanische Welle heißt Schallwelle.
Schall braucht ein Medium. Im Vakuum fehlen Teilchen, die die Schwingung weitergeben. Deshalb breitet sich Schall dort nicht aus. Schall ist keine elektromagnetische Welle.
Bei einem Schlag auf eine Tischplatte schwingt die Platte. Sie bewegt die benachbarte Luft. Die Druckschwankungen gelangen zum Ohr und bewegen dort das Trommelfell. Quelle, Medium und Empfänger bilden eine Kette.
Definition
Medium
Ein Medium ist ein Stoff, dessen Teilchen die Schwingung weitergeben. Schall kann sich zum Beispiel durch Luft, Wasser, Holz, Stein und Metall ausbreiten.
Beispiel
- 1Ein Holzlineal ragt über die Tischkante. Nach kurzem Anstoßen schwingt es und erzeugt Schall.
- 2Die Luft überträgt die Druckschwankungen zum Ohr. Dort schwingt das Trommelfell mit.
- 3Ordne zu: Lineal als Quelle, Luft als Medium und Ohr als Empfänger.
Teste dich
Für die Beschreibung einer Schwingung sind Frequenz und Amplitude besonders wichtig. Junge Menschen mit gutem Gehör hören ungefähr Töne zwischen 20 Hz und 20.000 Hz. Die Grenzen hängen auch von der Person und vom Schallpegel ab. Oberhalb von etwa 20.000 Hz spricht man von Ultraschall, unterhalb von etwa 20 Hz von Infraschall.
Vier Schallarten helfen beim Einordnen. Ein Ton lässt sich vereinfacht als gleichmäßige Schwingung mit einer Frequenz beschreiben. Ein Klang verbindet einen Grundton mit Obertönen. Ein Geräusch enthält viele unregelmäßige Schwingungen. Ein kurzer, starker Ausschlag heißt Knall.
Die Ohrmuschel sammelt Schall. Das Trommelfell schwingt mit. Im Innenohr entstehen Signale, die das Gehirn verarbeitet. Im Mikrofon schwingt eine dünne Membran; das Gerät macht daraus ein elektrisches Signal.
Die Amplitude gibt an, wie groß der Ausschlag einer Schwingung ist. Bei Schall beschreibt sie die Stärke der Druckschwankungen. Sind die übrigen Bedingungen gleich, klingen stärkere Druckschwankungen lauter.
Definition
Frequenz
Die Frequenz gibt an, wie viele Schwingungen in einer Sekunde stattfinden. Ihre Einheit ist Hertz (Hz). Eine größere Frequenz wird als höherer Ton wahrgenommen.
Merke: Frequenz beeinflusst die Tonhöhe. Die Stärke der Druckschwankungen beeinflusst die Lautstärke. Ein höherer Ton muss daher nicht lauter sein.
Beispiel
- 1Zwei Stimmgabeln können gleich laut, aber verschieden hoch klingen. Dann unterscheiden sich ihre Frequenzen, während die Stärke ihrer Druckschwankungen ähnlich sein kann.
- 2Wird dieselbe Stimmgabel kräftiger angeschlagen, kann sie lauter klingen. Ihre Tonhöhe muss sich dadurch nicht ändern.
Teste dich
Der Schalldruckpegel beschreibt den Schalldruck an einem Ort. Er wird in Dezibel angegeben. Ein A-Filter berücksichtigt näherungsweise, dass unser Ohr manche Töne besser hört als andere; dann lautet die Angabe dB(A). Dezibelzahlen sind keine gewöhnlichen Mengen: Zwei gleiche Pegel darfst du nicht einfach addieren.
Lärm ist Hörschall, der stört, belästigt oder gesundheitlich beeinträchtigen kann. Ein Messwert und eine Lärmbewertung sind verschieden: Der Pegel beschreibt eine messbare Größe, die Bewertung berücksichtigt die Wirkung auf Menschen.
Schutz kann an Quelle, Übertragungsweg oder Empfänger ansetzen. Raue und poröse Materialien wie Schaumstoff können Schall aufnehmen. Elastische Dichtungen dämpfen schwingende Bauteile. Bei ungehinderter Ausbreitung sinkt der Pegel mit wachsender Entfernung. Wie stark, hängt von Quelle, Medium, Temperatur, Witterung und Hindernissen ab.
Beispiel: Schallschutz kann an verschiedenen Stellen ansetzen
- 1An der Quelle: Schwingungen und Geräusche möglichst schwach entstehen lassen.
- 2Auf dem Übertragungsweg: Schallschutzwände oder absorbierende Materialien einsetzen.
- 3Am Empfänger: Das Ohr durch geeigneten Gehörschutz abschirmen.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Akustik
Entstehung
Eine Schallquelle schwingt
Ausbreitung
Ein Medium überträgt Druckschwankungen
Eigenschaften
Frequenz beeinflusst Tonhöhe, Amplitude die Lautstärke
Empfang
Ohr oder Mikrofon reagiert auf die Schallwelle
Schutz
Quelle, Übertragungsweg oder Empfänger abschirmen
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Lärmschutz in der Schulwerkstatt
- 1Ein laufender Ventilator stört beim Lesen. Benenne zuerst die drei Stationen des Schallwegs.
- 2Die schwingenden Teile sind die Quelle; die Luft überträgt den Schall; das Ohr empfängt ihn.
- 3Leiser Betrieb schwächt die Quelle. Eine geeignete Trennwand schwächt den Übertragungsweg. Gehörschutz schützt das Ohr.
- 4Wähle für die Situation die Maßnahme, die du tatsächlich verändern kannst.
Fehler finden
Wo wirkt die Trennwand? In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3Die Trennwand schwächt den Schall auf dem Übertragungsweg; die Maschine kann weiter schwingen.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Ein schwingendes Lineal ist eine . Die Luft ist das . Im Ohr bewegt der Schall das .
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback