Ausbreitung von Schall


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Schallausbreitung

Im Thema Schallerzeugung wird behandelt was Schall ist und wie Schall erzeugt wird. Nun wird die Ausbreitung von Schall genauer untersucht, denn irgendwie gelangen die erzeugten Schwingungen eines Körpers zu unseren Ohren bzw. zu einem Empfänger.

Im unteren Video siehst du wie man mit einer "Air Bazooka" eine Kerze ausblasen kann. Der Schall aus der Bazooka gelangt über die Luft zur Kerze und versetzt die Flamme in starker Schwingung, aufgrund der starken Schwingung geht die Kerzenflamme aus.



Die "Air Bazooka" sorgt dafür das sich die Luft extrem komprimiert (verdichtet), die verdichtung breitet sich innerhalb der Luft als Schallwelle aus. Sobald die Bazooka eine Luftschicht verdichtet, überträgt sich die Bewegung der Luftteilchen auf die Nachbarteilchen aus. Letztenendlich erreicht die Bewegung der Luftteilchen auch die Kerze und sorgt dafür, dass die Flamme in starker Schwinung versetzt wird. Ist die Schwingung der Flamme zu stark dann geht die Flamme aus.



Damit sich Schall ausbreiten kann, muss also ein Medium vorhanden sein, dass sich komprimieren lässt. Schall kann sich in Luft, wasser oder in einem Festkörper ausbreiten, im Vakuum (luftleeren Raum) kann sich Schall nicht ausbreiten denn dort gäbe es keine Teilchen die sich komprimieren lassen.

  • Schall breitet sich in einem Medium in alle Richtungen aus, dabei wird das Medium abwechselnd Komprimiert und dann wieder verdünnt.

  • Im Vakumm kann sich Schall nicht ausbreiten.

  • Oft leiten Flüssigkeiten und Festkörper Schall schneller als Gase.


Schallgeschwindigkeit
Wie schnell breitet sich Schall aus ?

In einer Unterhaltung fällt einem nicht auf das Schall eine gewisse Zeit benötigt um von Person zur Person zu gelangen. Der Schall breitet sich scheinbar ohne Zeitverzörgerung aus. Doch wenn Schall eine größer Strecke zurücklegen muss, dann bemerkt man die Zeitverzögerung.

Beim Gewitter sieht man erst den Biltz und hört das Donnern erst einige Sekunden nach dem erscheinden des Blitzes. Obwohl Blitz und Donner gleichzeitig entsehen. Dies liegt daran, dass die Ausbrietungsgeschwindigkeit von Licht viel größer ist als die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall.

In einem Stadion bemerkt man auch, dass der Schall eine gewisse Zeit benötigt bis er zum Ohr gelangt. Sind im Stadion mehrere Lautsprecher platziert, die alle einen großen Abstand von einander besitzen, dann hört man die Töne oft mehrmals leicht Zeitversetzt.

    In Luft beträgt die Schallgeschwindigkeit ca. 343 \(\frac{m}{s}\).
    Das sind etwa 1234 \(\frac{km}{h}\).


Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Stoffen


Stoff Schallgeschw. [\(\frac{m}{s}\)]
Luft \(343\)
Wasser \(1485\)
Eisen \(5100\)

Quelle: "Physik - Ein Lehrbuch zum Gebrauch neben Vorlesungen" - Christian Gerthsen


Die Schallgeschwindigkeit ist in Wasser mehr als \(4\) mal so schnell wie in Luft. In Eisen ist die Schallgeschwindigkeit sogar mehr als \(17\) mal so schnell wie in Luft. Der Unterschied in den Schallgeschwindigkeiten verschiedener Materialien kommt daher das die Teilchen der verschiedenen Medien sich unterschiedlich stark komprimieren lassen. Je nach Medium lässt sich die Schwingung eines Teilchens unterschiedlich stark an das Nachbarteilchen weiter gegeben, dies hat auch einen Einfluss auf die Schallgeschwindigkeit.

Reflektion von Schallwellen

Trifft Schall auf einen Gegenstand dann kann er reflektiert werden, dieses Phänomen kennt man als Echo. Trifft Schall auf eine Wand dann wird er reflektiert und man hört den Ton noch einmal. Fledermäuse nutzen ein Echoortungssystem (Ultraschallortung) mit dem sie sich im Dunkeln orientieren können. Sie erzeugen eine Schallwelle die von den gegenständen in ihrer Umgebung reflektiert wird. Die reflektierte Schallwelle nehmen die Fledermäuse wahr und wissen so wo sich die Gegenstände in ihrer Umgebung befinden.