Big Bang HTL 3, Schulbuch

20 Ausgewählte Kapitel der klassischen Physik (III. Jg., 5. Sem.) Abb. 2.30: Überlagerung von zwei Schwingungen mit gleicher Amplitude (rot und blau) und die dabei entstehende Schwingung (grün). Bei b–d ist die Phasenverschiebung als Winkel eingezeich- net. 2 π entsprechen 360°. Anti-Lärm-Kopfhörer Wo es viel Lärm gibt (zum Beispiel am Flughafen), verwen- det man manchmal Anti-Lärm-Kopfhörer . Sie basieren auf dem Prinzip der destruktiven Interferenz. Diese funktioniert bei jeder Art von Schwingungen, auch bei den komplizierten Schallschwingungen, aus denen Lärm besteht. Bei diesen speziellen Kopfhörern sitzen winzige Mikrofone in den Hörerschalen. Diese analysieren den Lärm, also die Schallschwingungen, und produzieren einen Anti-Lärm , dessen Schwingungen genau gegengleich zum Lärm sind ( F20 ). Weil das technisch noch nicht zu 100% funktioniert, wird der Lärm zwar sehr deutlich reduziert, aber nicht voll- kommen ausgelöscht. Trotzdem ist es eine geniale Erfin- dung, Lärm mit Gegenlärm zu bekämpfen! i Abb. 2.31: Prinzip der Anti-Lärm-Kopfhörer: Die ankommenden Schallwellen erzeugen Schwingungen, die vom Kopfhörer analysiert und „gespiegelt“ werden. Zum Unterschied zwischen Schwingung und Welle siehe Kap. 3.1., S. 26. Wir haben uns angesehen, was passiert, wenn man zwei Schwingungen mit gleicher Frequenz überlagert. Was passiert aber, wenn die Frequenzen leicht unterschiedlich sind? Dann entsteht eine so genannte Schwebung ( F22 ; Abb. 2.32). Die Amplitude der Gesamtschwingung schwillt dabei ständig an und wieder ab. Zwei Töne mit leicht unter- schiedlicher Frequenz hörst du daher nicht getrennt, son- dern als einen Ton, der ständig leiser und lauter wird. Abb. 2.32: Die Schwebfrequenz ist die Differenz der Einzelfrequenzen. In unserem Beispiel haben die Schwingungen 9 und 10 Hz (so niedrige Frequenzen sind nicht hörbar, aber hier besser darzustel- len). Die Schwebfrequenz beträgt daher 1 Hz. Die Schwebfrequenz gibt an, wie oft die Schwingung in einer Sekunde an- und wieder abschwillt. Sie ist die Diffe- renz der Frequenzen der beiden Schwingungen, also | f 1 – f 2 | = f schw . Der Mensch kann übrigens rund 20 Schwe- bungen pro Sekunde wahrnehmen. Sind zwei Töne in ihrer Frequenz also weniger als 20 Hertz auseinander, hörst du nur einen Ton. Experiment: Schwebungen mit dem Handy erzeugen Info: Spring- und Nippflut -> S. 21 Schwebungen mit dem Handy erzeugen Mit der App „Frequency Sound Generator“ (siehe Abb. 2.33) kannst du bis zu drei Töne gleichzei- tig erzeugen. Überprüfe, wie weit die Frequenz von zwei Sinusschwingungen auseinander liegen muss, damit du keine Schwe- bung, sondern zwei ge- trennte Töne wahr- nehmen kannst ( F22 ). Erzeuge auch Schwe- bungen mit drei knapp beieinander liegenden Tönen. e Abb. 2.33 Nur zu Prüfzwe ken – Eigentum des Verlags öbv