Schall – Lexikoneinträge
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Die Akustik (von griech. „akouo“ hören) ist das Teilgebiet der Physik , das alles behandelt, was mit Schall und Hören zu tun hat. Die Akustik wird oft der Mechanik zugeordnet, da Schallwellen sich durch den Raum fortpflanzende periodische mechanische Bewegungszustände sind. Klassischerweise untersucht man in der Akustik Schall mit Frequenzen zwischen 16 Hz und 20 kHz ( Hörbereich ). Heute gibt es aber auch viele Anwendungen für Schall mit zum Teil deutlich höheren ( Ultraschall bzw. Hyperschall ) oder auch mit niedrigeren Frequenzen ( Infraschall ).
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Ein Echo (nach einer griech. Nymphe) ist das Signal einer reflektierten Welle , das man zur Ortung nutzen kann. Im akustischen Fall, also bei Schallwellen , spricht man dann vom Echolot , bei Radiowellen vom Radar . Das Grundprinzip der Echoortung beruht auf einer Laufzeitmessung: Kennt man die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle, kann man aus der Zeit für Hin- und Rückweg direkt den Abstand des reflektierenden Objekts bzw. Hindernisses ausrechnen.
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Lautsprecher und Mikrofon sind elektrotechnische Bauteile, mit denen Schall - und elektromagnetische Schwingungen ineinander umgewandelt werden können (man nennt sie daher auch Wandler), wobei der prinzipielle Aufbau der gleiche ist: Lautsprecher setzen elektromagnetische Schwingungen (z. B. aus einem Telefonkabel oder vom Auslesekopf eines CD-Players) in mechanische Schwingungen einer Membran um, die daraufhin Schallwellen aussendet; im Mikrofon wird eine Membran von eintreffenden Schallwellen in Schwingungen versetzt, die daraufhin ein im Gleichtakt schwingendes elektrisches Signal erzeugt...
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Das Ohr ist das Organ, mit dem Menschen und Tiere Schall wahrnehmen. Zum Hören gehören dabei sowohl die Umwandlung von Schall- in elektromagnetische Signale im Ohr als „natürlichem Mikrofon “ als auch die weitere Verarbeitung der Informationen im Gehirn. Für die Physik interessant ist dabei natürlich vor allem der erste Aspekt. Auftreffende Schallwellen werden vom Außenohr aufgenommen und in das Mittelohr weitergeleitet. Dort übernimmt das etwa 0,08 mm dicke Trommelfell die Funktion der Mikrofonmembran. Das Hebelsystem der drei Gehörknöchelchen (Hammer, Amboss, Steigbügel) verstärkt die...
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Eine Spiegelung oder Reflexion (lat. reflexio „das Zurückwerfen“) bezeichnet die Erscheinung, dass ein Lichtstrahl oder allgemein eine Welle an der Grenze zwischen zwei verschiedenen Ausbreitungsmedien unter einem gewissen Winkel in das ursprüngliche Medium zurückgeworfen wird. Bei Lichtstrahlen gilt mit den Bezeichnungen aus der Abb. das folgende Reflexionsgesetz: Der Einfallswinkel ist gleich dem Ausfalls - bzw. Reflexionswinkel . Einfallender Strahl, Einfallslot und reflektierter Strahl liegen in einer Ebene. Daraus folgt z. B., dass ein senkrecht auf einen Spiegel fallender Lichtstrahl...
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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...
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Die Schallgeschwindigkeit (Formelzeichen c , v S ) ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallwellen in einem festen, flüssigen oder gasförmigen Medium. Im Allgemeinen ist sie in Gasen deutlich kleiner als in Flüssigkeiten und in Flüssigkeiten kleiner als in festen Körpern. Dies liegt daran, dass der Kontakt zwischen den Atomen oder Molekülen in Festkörpern am größten ist und daher die einzelnen Teilchen ihre Bewegungen durch Stöße dort wesentlich leichter an ihre Nachbarn weitergeben können. Dementsprechend ist die Schallgeschwindigkeit in sehr harten und starren Körpern am größten. Außer...
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Bezeichnung für die Geschwindigkeit v eines Körpers, der sich schneller bewegt als der Schall im umgebenden Medium. Das Verhältnis aus v und der Schallgeschwindigkeit v S ist die Mach-Zahl Ma : \(Ma=\dfrac v {v_{\rm S} }\) Die von einem Überschallflugzeug ausgehenden Schallwellen können aus geometrischen Gründen einen kegelförmigen Bereich mit dem Flugzeug an der Spitze nicht verlassen, den Mach-Kegel . Am Kegelmantel ist die Schallintensität sehr groß; wenn diese einen Beobachter überstreicht, nimmt er dies als „ Überschallknall “ bzw. „ Schallmauer “ wahr (Abb.). Das elektromagnetische...
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Ultraschall (lat. ultra „jenseits“) ist Schall mit Frequenzen von 20 kHz bis 1 GHz. Er ist von den nicht hörbaren Schallfrequenz bereichen derjenige mit den meisten technischen Anwendungen. Erzeugt wird Ultraschall mechanisch mit einer sog. Ultraschallpfeife (Galton-Pfeife), wie sie von Hundehaltern benutzt wird. Praktische Bedeutung haben vor allem piezoelektrische und magnetostriktive Ultraschallgeber. Ultraschall dient u. a. zur Nachrichtenübermittlung unter Wasser, als Echolot , zu Werkzeugprüfung, medizinischer Diagnostik und Therapie sowie zum Glasschmelzen und zum Sterilisieren von...
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Die Wellenlänge \(\lambda\) ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten gleicher Phase bei einer Welle . Anders als die Frequenz , die auch bei Schwingungen definiert ist, gibt es die Wellenlänge nur bei sich ausbreitenden Wellen. Das Produkt aus Wellenlänge und Frequenz einer Welle ist die Wellengeschwindigkeit c (beim Auftreten von Dispersion die Phasengeschwindigkeit ). Der Kehrwert der Wellenlänge ist die Wellenzahl \(\tilde \nu = \dfrac 1 \lambda\) .. Diese vor allem in der Spektroskopie benutzten Größe hat die SI-Einheit 1/m bzw. m –1 .