Was ist Schall?
Schall ist eine Longitudinalwelle, die durch Kompression und Ausdehnung (Rarefaktion) des übertragenden Mediums entsteht.
- Benötigt ein Medium (Feststoff, Flüssigkeit, Gas)
- Breitet sich nicht im Vakuum aus
- Schallgeschwindigkeit hängt vom Medium ab
Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Medien
| Medium | Geschwindigkeit (m/s) |
|---|---|
| Luft (20 °C) | ~340 |
| Wasser | ~1500 |
| Stahl | ~5000 |
Tonhöhe und Lautstärke
| Eigenschaft | Physikalische Größe | Bedeutung |
|---|---|---|
| Tonhöhe | Frequenz (Hz) | Hoch = hohe Frequenz, tief = niedrige Frequenz |
| Lautstärke | Amplitude | Groß = laut, klein = leise |
Hörbereich des Menschen: 20 Hz – 20.000 Hz
| Bezeichnung | Frequenzbereich | Beispiele |
|---|---|---|
| Infraschall | unter 20 Hz | Erdbeben, Elefantenkommunikation |
| Hörbarer Schall | 20–20.000 Hz | Musik, Sprache |
| Ultraschall | über 20.000 Hz | Medizinische Bildgebung, Fledermäuse |
Dauerhafter Lärm über 85 dB kann zu Hörverlust führen. Trage immer Gehörschutz bei lauten Geräuschen.
Echos
Schallwellen werden von Oberflächen reflektiert.
Praxisbezug: Ultraschall-Untersuchung im Krankenhaus
Ein Ultraschallgerät sendet Schallimpulse mit Frequenzen über 20.000 Hz in den Körper. Die Impulse reflektieren an inneren Geweben und Organen (auch am ungeborenen Kind) auf verschiedenen Tiefen. Das Gerät misst die Zeit jedes Echos und erstellt so ein 2D-Bild — nach demselben Prinzip wie die Entfernungsformel: Strecke = (v × t) / 2.
Praxisbezug: Fledermäuse navigieren im Dunkeln (Echolocation)
Fledermäuse senden Ultraschallrufe bei 20.000–100.000 Hz aus und lauschen auf Echos von Insekten und Wänden. Je kürzer die Echo-Verzögerung, desto näher das Objekt. Eine Fledermaus kann eine Motte aus 5 m Entfernung in totaler Dunkelheit orten — ein biologisches Sonarsystem, das denselben Prinzipien folgt wie das Sonar von U-Booten.
Praxisbezug: Gehörschäden durch Konzerte
Ein Rockkonzert erzeugt in Lautsprechernähe Lautstärken von 110–120 dB. Bereits 2 Minuten bei 110 dB können die Haarzellen im Innenohr schädigen. Im Gegensatz zu Knochen regenerieren sich diese Zellen nicht — deshalb tragen Musiker und Konzertpersonal Gehörschutz, der die Amplitude reduziert, ohne die Musik ganz zu blockieren.
Übungsaufgaben
Warum kann man im Weltraum keinen Schall hören?
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Ein Echo wird nach 0,6 Sekunden gehört. Wie weit entfernt ist die reflektierende Wand? (v_Schall = 340 m/s)
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Welcher Ton hat eine höhere Tonlage: eine 440-Hz-Schwingung oder eine 220-Hz-Schwingung?