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Lexikon Physik

Schall

Schall ist eine Sammelbezeichnung für mechanische Schwingungen und Wellen im Frequenzbereich des menschlichen Hörens (16–20.000 Hz) – d. h. „alles, was man hören kann“. Bei Frequenzen unter 16 Hz spricht man von Infraschall, über etwa 20 kHz von Ultraschall, über etwa 1 GHz von Hyperschall.

Schall kann sich in jedem Medium ausbreiten, dessen Atome oder Moleküle nicht vollkommen fixiert sind, also insbesondere allen Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern. Dabei hängt seine Ausbreitungsgeschwindigkeit, die Schallgeschwindigkeit, stark vom jeweiligen Medium ab. Im engeren Sinn versteht man unter Schall allerdings nur Schallwellen, die sich durch die Luft ausbreiten (Luftschall). Die Lehre von den mit dem Schall verbundenen Erscheinungen ist die Akustik.

Physikalisch gesehen sind Schallwellen periodische (Luft-)Druckschwankungen, die sich räumlich ausbreiten. In Gasen – insbesondere beim Luftschall – und in Flüssigkeiten erfolgt die Schwingung immer in Ausbreitungsrichtung (Longitudinalwellen). In Festkörpern, z. B. bei seismischen Wellen (Erdbebenwellen) sind auch Transversalwellen möglich.

Wie bei allen Wellen treten auch beim Schall Phänomene wie Beugung, Brechung, Absorption, Interferenz und Reflexion auf. Bei der Schallausbreitung findet kein Massetransport statt, jedoch werden Impuls und Energie übertragen.

Je nach Art der Schwingung bezeichnet man ein Schallsignal als Ton, Klang, Geräusch oder Knall (Abb.):

  • Bei einem Ton vollführt der Schalldruck eine harmonische Schwingung, wird also durch eine Sinuskurve beschrieben. Die Tonhöhe entspricht der Frequenz, die Lautstärke der Amplitude dieser Schwingung: Je höher die Frequenz, desto höher der Ton, je größer die Amplitude, desto größer die Lautstärke.
  • Ein Klang ist eine Überlagerung von Tönen mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden. Sind die Frequenzen Vielfache einer Grundfrequenz, spricht man von Grundton und Obertönen. Die Zusammensetzung des Klangs aus verschiedenen Frequenzen bestimmt die Klangfarbe.
  • Als Geräusch bezeichnet man ein Schallereignis mit unregelmäßiger Schwingungsform. Es enthält sehr viele einzelne Schwingungen, deren Frequenzen nicht in einfachen ganzzahligen Verhältnissen zueinander stehen.
  • Einem Knall liegt eine schlagartig einsetzende, sehr kurz andauernde mechanische Schwingung großer Amplitude zugrunde.

Die Schallausbreitung ist nur in materiellen Medien möglich. In Luft und Flüssigkeit erfolgt sie in Form von  Longitudinalwellen, in festen Körpern sind auch transversale Schallwellen möglich. 

Schall - Abbildung 1

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