Physik · Klasse 6–8 · aktualisiert
Schallgeschwindigkeit: Formel, Medien und Aufgaben
Erfahre, wie schnell Schall durch Luft, Wasser und Stahl läuft. Schätze Entfernungen mit Donner und Echo.
0 von 9 Aufgaben gelöst
Kurz gesagt
Die Schallgeschwindigkeit sagt, wie weit sich Schall in einer Sekunde ausbreitet. In trockener Luft bei 20 °C sind es ungefähr 343 Meter. Bei einem Echo hörst du den Schall erst nach seinem Hin- und Rückweg.
Wie lange braucht ein Geräusch bis zu dir? Schall breitet sich in Luft, Wasser und festen Stoffen verschieden schnell aus. In trockener Luft bei 20 °C legt er in einer Sekunde ungefähr 343 Meter zurück. Beim Donner und beim Echo kannst du diese Geschwindigkeit nutzen.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Schall breitet sich durch einen Stoff aus. Das kann Luft, Wasser oder Stahl sein. Die Schallgeschwindigkeit beschreibt, wie schnell die Schallwelle vorankommt. Einzelne Teilchen des Stoffs wandern dabei nicht bis zu deinem Ohr.
Die Geschwindigkeit hängt vom Stoff und von seinen Bedingungen ab. In wärmerer Luft läuft Schall schneller als in kälterer Luft. Auch die Zusammensetzung zählt. Wichtig ist zudem, wie leicht der Stoff zusammengedrückt wird und zurückfedert. Aus seiner Dichte allein kannst du die Geschwindigkeit nicht ablesen.
Die Tabelle nennt Näherungswerte. Bei Wasser und Stahl hängen sie ebenfalls von den Bedingungen und der Art der Welle ab.
Definition
Schallgeschwindigkeit
Die Schallgeschwindigkeit sagt, welche Strecke der Schall in einer Sekunde zurücklegt. Man gibt sie in Metern pro Sekunde (m/s) an.
| Medium und Bedingung | Näherungswert |
|---|---|
| Trockene Luft bei 20 °C | ungefähr 343 m/s |
| Süßwasser bei 20 °C | ungefähr 1480 m/s |
| Stahl, Längswelle bei Raumtemperatur | ungefähr 5960 m/s |
Teste dich
Eine Geschwindigkeit sagt dir, welche Strecke in einer bestimmten Zeit zurückgelegt wird. Läuft Schall gleichmäßig, braucht er für eine doppelt so lange Strecke auch doppelt so viel Zeit.
Kennst du Strecke und Zeit, kannst du die Strecke durch die Zeit teilen. Dann weißt du, wie weit der Schall in einer Sekunde kommt. Kennst du die Geschwindigkeit, kannst du umgekehrt Strecke oder Laufzeit bestimmen. Achte dabei auf Meter und Sekunden.
Merke: Frage zuerst: Wie weit läuft der Schall, und wie lange braucht er? Prüfe danach, ob deine Antwort zu beiden Angaben passt.
Beispiel: Kurzer Schallweg
- 1Eine Person steht 10 Meter entfernt. In Luft bei 20 °C legt Schall in einer Sekunde ungefähr 343 Meter zurück.
- 2Für 10 Meter braucht er daher nur einen kleinen Teil einer Sekunde: ungefähr 0,03 Sekunden.
- 3Die Zeit passt: 10 Meter sind viel weniger als 343 Meter.
Teste dich
Bei einem Gewitter siehst du den Blitz fast sofort. Der Donner trifft später ein. Für eine Schätzung kannst du die kurze Lichtlaufzeit vernachlässigen. Je länger du auf den Donner wartest, desto weiter entfernt ist das Gewitter.
Bei einem Echo läuft der Schall erst zum Hindernis und dann zurück. Die ganze Schallstrecke ist deshalb doppelt so lang wie die Entfernung zum Hindernis. Teile den ganzen Weg durch zwei.
Beispiel: Entfernung beim Gewitter
- 1Zwischen Blitz und Donner vergehen 6 Sekunden. Für Luft verwenden wir ungefähr 343 Meter pro Sekunde. Die Lichtlaufzeit lassen wir weg.
- 2Mit den eingesetzten Werten sind es rechnerisch 2058 Meter. Als Schätzung sind das grob 2 Kilometer bis zum Gewitter.
- 3Als Faustregel gilt: Schall braucht ungefähr drei Sekunden für einen Kilometer. Auch damit erhältst du etwa 2 Kilometer.
Beispiel: Echo an einem Hindernis
- 1Ein Echo kehrt nach 1,2 Sekunden zurück. Für die Luft verwenden wir ungefähr 340 Meter pro Sekunde.
- 2Hin- und Rückweg sind rechnerisch 408 Meter lang. Die Hälfte sind 204 Meter. Als Schätzung liegt das Hindernis etwa 200 Meter entfernt.
- 3Ohne die Halbierung würdest du beide Wege zusammen als einfache Entfernung angeben.
Teste dich
Mit Buchstaben kannst du die Regel kurz schreiben. v heißt Geschwindigkeit, s Strecke und t Zeit:
v=\frac{s}{t}
In trockener Luft bei 20 °C läuft Schall 686 Meter in 2 Sekunden. Damit gilt:
v=\frac{686\,\mathrm m}{2\,\mathrm s}=343\,\mathrm{m/s}
Beim Echo ist die gesuchte Entfernung nur die halbe Strecke:
d=\frac{v\cdot t}{2}
Die Geschwindigkeit der Welle ist etwas anderes als die Bewegung der Teilchen. Auch die Tonhöhe sagt dir nicht, wie schnell Schall durch dieselbe Luft läuft. Bei gleicher Geschwindigkeit liegen die Wellen eines höheren Tons dichter beieinander. Ton, Klang, Geräusch und Knall können in derselben Luft ungefähr gleich schnell laufen.
Definition
Frequenz
Die Frequenz sagt, wie viele Schwingungen in einer Sekunde stattfinden. Sie bestimmt die Tonhöhe, nicht die Schallgeschwindigkeit in derselben Luft.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Schallgeschwindigkeit
Bedeutung
Schallweg in einer Sekunde
Einflüsse
Stoff und Temperatur
Vergleich
Doppelter Weg braucht bei gleichem Tempo doppelte Zeit
Gewitter
Donner braucht Zeit bis zu dir
Echo
Hinweg und Rückweg zählen zusammen
Ausblick
Strecke durch Zeit ergibt Geschwindigkeit
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Echo auf einer freien Fläche
- 1Ein Klatschen wird von einer Mauer zurückgeworfen. Das Echo kommt nach 0,60 Sekunden zurück. In Luft rechnen wir mit 340 Metern pro Sekunde.
- 2Der Schall läuft hin und zurück. Insgesamt legt er rechnerisch 204 Meter zurück.
- 3Die Mauer liegt rechnerisch 102 Meter entfernt, also ungefähr 100 Meter.
- 4Das Ergebnis ist kleiner als der ganze Schallweg. Das passt zum Echo.
Fehler finden
Ein anderes Echo In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3280 Meter umfassen Hinweg und Rückweg. Die Wand ist nur 140 Meter entfernt.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
In wärmerer Luft läuft Schall als in kälterer Luft. Beim Echo läuft er zum Hindernis und . Für die einfache Entfernung zählt des ganzen Wegs.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback