Lehre vom Schall (Akustik) – die beliebtesten Themen
Was ist Schall?
Als Schall bezeichnet man Schwingungen in einem Medium wie Luft oder Wasser. Schall entsteht, wenn sich die Schwingung eines Schallerregers auf die Moleküle des Mediums überträgt. Im Medium bewegt sich der Schall dann als Druck- oder Dichteschwankung in alle Richtungen fort. In unserem Lernweg zum Schall und seiner Ausbreitung erklären wir dir, wie das genau funktioniert. Schallwellen haben im Allgemeinen die gleichen Parameter, welche die Eigenschaften von Wellen immer beschreiben: Frequenz und Amplitude.
In der Umgangssprache meinen wir mit Schall meistens die Schwingungen in der Luft, die wir Menschen hören können. Das sind alle Schwingungen mit einer Frequenz von ca. \(16 \text{ Hz}\) bis \(20 \text{ kHz}\). Doch das ist noch nicht alles! Zum Schall gehören auch alle anderen Frequenzen, die wir nicht hören können. Vielleicht hast du schon einmal vom Ultraschall gehört. Die Frequenz des Ultraschalls ist für unsere Ohren zu hoch – wir können ihn also nicht hören. Trotzdem wird er in der Medizin verwendet, zum Beispiel um Schilddrüsen zu untersuchen oder Ultraschallbilder von ungeborenen Kindern zu machen.
Wo gibt es Schall?
Schall kann in jedem Medium entstehen, dass Moleküle besitzt, die in eine ausreichende Schwingung versetzt werden können. Das kann zum Beispiel die Luft, das Wasser oder auch der Boden, Metall, Stein oder Holz sein. Im Weltraum gibt es keinen Schall. Dort herrscht ein Vakuum, es gibt also keine Teilchen, die in Schwingung versetzt werden könnten.
Welche Arten von Schall gibt es?
In der Physik teilt man den Schall überlichweise in diese vier Arten ein:
- Ein Ton ist eine sinusförmige oder harmonische Schwingung der Luftmoleküle.
- Ein Klang ist eine Überlagerung von verschiedenen Tönen. Bei dieser Art von Schwingung ist trotz der Überlagerung noch eine Amplitude und eine Frequenz erkennbar.
- Bei Geräuschen werden so viele Töne überlagert, dass man keine klare Amplitude und Frequenz erkennen kann.
- Ein Knall ist keine periodische Schwingung, sondern ein einzelner Impuls mit sehr großer Amplitude.
Für den Menschen liegt der wahre Wert des Schalls vor allem darin, dass wir durch ihn unsere Sprache artikulieren können, und natürlich in der Musik. Die gesprochene Sprache und die Musik sind beides existenzielle Teile unserer Kultur, welche die Entwicklung unserer Zivilisationen maßgeblich geprägt haben.
Wozu braucht man die Akustik?
Die Akustik brauchen wir überall dort, wo es um den Schall geht. Wir nutzen sie zum Beispiel bei Lautsprechern oder Kopfhörern, um Schall zu erzeugen. Die Architektur eines Theater ist wiederum so gestaltet, dass sich der Schall darin gut ausbreiten kann und so alle Zuschauer mitbekommen, was gesagt oder gesungen wird. Manchmal wollen wir den Schall aber auch stoppen. Das machen wir zum Beispiel an Autobahnen mit Lärmschutzwänden. Die verhindern, dass der Lärm der Autos bis zu den umliegenden Häusern gelangt. So werden die Anwohner nicht gestört.
Auch in der Medizin spielt die Akustik eine Rolle, zum Beispiel beim Bau von Hörgeräten oder Ultraschallgeräten. Zum Schluss dürfen wir natürlich die Musik nicht vergessen! Um gute Instrumente bauen zu können, muss man sich schließlich gut mit dem Schall auskennen!