Schall
Schall kann auch ein Gewässer, wie eine Bucht oder ein Kanal, bedeuten.
Wir können eine Schallwelle als eine Störung definieren, die sich durch irgendein Medium ausbreitet. Schall ist der Begriff, der beschreibt, was gehört wird, wenn Schallwellen durch ein Medium zum Ohr gelangen. Alle Töne werden durch Schwingungen von Molekülen erzeugt, durch die sich der Schall ausbreitet. Wenn zum Beispiel eine Trommel oder ein Becken angeschlagen wird, vibriert das Objekt. Diese Vibrationen bringen die Luftmoleküle in Bewegung. Schallwellen bewegen sich von ihrer Schallquelle (von der sie kamen) weg, indem sie sich auf den Luftmolekülen fortbewegen. Wenn die vibrierenden Luftmoleküle unser Ohr erreichen, vibriert auch das Trommelfell. Die Knochen des Ohres schwingen auf dieselbe Weise wie das Objekt, das die Schallwelle ausgelöst hat.
Diese Vibrationen lassen Sie verschiedene Töne hören. Auch Musik ist Schwingungen. Unregelmäßige Schwingungen sind Lärm. Menschen können sehr komplexe Klänge erzeugen. Wir benutzen sie für Sprache.
Schallwellen sind Longitudinalwellen mit zwei Teilen: Kompression und Verdünnung. Kompression ist der Teil der Schallwellen, bei dem die Luftmoleküle zusammengedrückt (komprimiert) werden. Die Verdünnung ist der Teil der Wellen, bei dem die Moleküle weit voneinander entfernt sind. Schallwellen sind eine Folge von Kompression und Verdünnung.
Die Schallgeschwindigkeit
Schallwellen können sich durch Festkörper, Flüssigkeiten und Gase ausbreiten, aber sie können sich nicht durch ein Vakuum (einen Ort, an dem sich nichts befindet) bewegen. Aus diesem Grund können Astronauten im Weltraum nicht miteinander sprechen: Sie brauchen ein Radio, um einander zu hören. Schall kann sich durch Wasser schneller ausbreiten als durch Luft; und noch schneller in Festkörpern wie Stein, Eisen und Stahl. In der Luft bewegt sich der Schall mit 335 Metern pro Sekunde.
Tonhöhe und Intensität
Die Tonhöhe ist die Höhe oder Tiefe des Tons. Die Tonhöhe ist die Art und Weise, wie Menschen verschiedene Frequenzen hören. Die Frequenz wird durch die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde bestimmt. Die höchste Taste auf einem Klavier zum Beispiel schwingt 4.000 Mal pro Sekunde. Sie hat eine Frequenz von 4000 Hertz (Hz) oder 4 Kilohertz (kHz). Niedrigere Tasten haben niedrigere Frequenzen. Eine Note, die eine Oktave höher ist als eine andere Note, hat die doppelte Frequenz dieser Note.
Die Intensität eines Schalls gibt an, wie viel Schallenergie in einer Sekunde durch einen Quadratmeter geht. Schallwellen mit höherer Amplitude (größere Schwingung) haben eine höhere Intensität. Die Intensität eines Schalls ist näher an der Schallquelle höher. Weiter entfernt ist sie weniger intensiv. Das Umkehrquadrat-Gesetz zeigt, wie die Schallintensität kleiner wird, je weiter von der Quelle entfernt sie ist. Das "Umgekehrte Quadrat" besagt, dass, wenn die Entfernung mit einer Zahl multipliziert wird, die Schallintensität durch das Quadrat dieser Zahl geteilt wird (die Zahl selbst multipliziert). Das Doppelte des Abstands bedeutet also ein Viertel der Intensität.
Die Schallintensitäten können sehr unterschiedlich sein. Sie können von 0,0000000000000001, die kaum gehört werden, bis zu 1 W/m2 (schmerzhaft laut) reichen. Die Dezibel-Skala erleichtert die Arbeit mit Schallintensitätszahlen. Eine Intensität von 0,0000000000000001 W/m2 entspricht 0 dB (Dezibel). Wenn die Dezibelzahl um 10 zunimmt, ist die Intensität zehnmal so hoch. Eine Intensität von 1 W/m2 beträgt also 120 dB (Dezibel).
Die Lautstärke ist die Art und Weise, wie Menschen die Intensität eines Tons wahrnehmen. Die Lautheit hängt von der Schallintensität, der Schallfrequenz und dem Gehör der Person ab.
Gehört und nicht gesehen
Akustischer Schall hat Frequenzen zwischen 20 Hz und 20 kHz. Menschen können hörbaren Schall hören. Schallwellen mit Frequenzen über 20 kHz werden als Ultraschallwellen bezeichnet. Schallwellen mit einer Frequenz unter 20 Hz werden als Infraschallwellen bezeichnet. Menschen können Ultraschallwellen und Infraschallwellen nicht hören, aber einige Tiere, wie Fledermäuse und Delfine, verwenden sie. Ältere Menschen haben einen noch kleineren Hörbereich. Menschen hören Töne zwischen 1000 Hz und 6000 Hz am besten.
Der Doppler-Effekt
Wenn sich eine Schallquelle auf jemanden zubewegt, scheint sich die Frequenz zu erhöhen. Dasselbe passiert, wenn sich jemand auf die Schallquelle zubewegt. Die Frequenz scheint sich zu verringern, wenn sich jemand von einer Schallquelle weg bewegt. Sie scheint auch abzunehmen, wenn sich die Schallquelle von einer Person weg bewegt. Dies wird als Dopplereffekt bezeichnet.
Fragen und Antworten
F: Was ist Sound?
A: Schall ist eine Art von Welle, die durch die Schwingungen von Molekülen entsteht. Er kann gehört werden, wenn er durch ein Medium zum Ohr gelangt.
F: Wie werden Töne erzeugt?
A: Töne werden durch die Schwingungen von Molekülen erzeugt. Wenn zum Beispiel jemand auf eine Trommel oder ein Becken schlägt, vibriert das Objekt und versetzt Luftmoleküle in Bewegung, wodurch Schallwellen entstehen.
F: Durch welche drei verschiedenen Medien bewegt sich der Schall?
A: Die drei verschiedenen Medien, durch die sich Schall ausbreitet, sind Festkörper, Flüssigkeiten und Gase.
F: Wodurch entstehen Schallwellen?
A: Schallwellen werden durch Schwingungen von Molekülen in der Luft verursacht. Wenn ein Objekt vibriert, werden Luftmoleküle in Bewegung gesetzt, die dann Schallwellen erzeugen.
F: Wie hören wir Töne?
A: Wir hören Töne, wenn die vibrierenden Luftmoleküle unsere Ohren erreichen und unser Trommelfell in der gleichen Weise in Schwingung versetzen, wie es das Objekt tat, das die Schallwelle ursprünglich ausgelöst hat.
F: Sind alle Töne regelmäßige Schwingungen?
A: Nein, nicht alle Klänge sind regelmäßige Schwingungen. Unregelmäßige Schwingungen machen Lärm aus, während Menschen sehr komplexe Klänge für Sprache erzeugen können.
F: Was sind Kompression und Verdünnung im Zusammenhang mit Schallwellen?
A: Kompression ist der Teil einer Schallwelle, bei dem die Luftmoleküle zusammengedrückt werden, während Verdünnung der Teil einer Welle ist, bei dem die Luftmoleküle weit voneinander entfernt sind - diese beiden Teile erzeugen eine Sequenz, die als Schallwelle bekannt ist.
