Big Bang Physik 6, Schulbuch

8qi4g9 RG 6.1, G 6.2 Wellen  65 Sprache und Gehör 21  In diesem letzten Wellen-Kapitel geht es um jene Wellen, die bei deiner Kommunikation die größte Rolle spielen: die Schall- wellen. Gäbe es sie nicht, dann könntest du dich nur sehr schwer verständigen und die Menschheit hätte sich niemals in die- ser Weise entwickeln können. In diesem Kapitel erfährst du, wie deine Stimme und dein Gehör funktionieren und wie viele Hunde doppelt so laut bellen wie einer. 21.1 Das Instrument, das jeder spielt Die menschliche Stimme Der Stimmapparat ist das komplizierteste motorische System im gesamten Körper, denn beim Sprechen und Singen sind rund 100 Muskeln in Brust und Hals zu koordi- nieren. Noch längst sind nicht alle Rätsel der Stimme gelöst, aber wir machen hier auch nur einen Crashkurs. Was weißt du bereits über Schallwellen? Fasse zusammen und verwende dabei Abb. 18.15 und 18.16, F26 und F31 ( S. 36), Abb. 18.47, Tab. 18.3, Abb. 19.4 und 19.12, Tab. 19.2, Abb. 19.17, 19.31 und 19.33, F6 (S. 58), Abb. 20.8 und 20.10, F15 bis F18 ( S. 61), sowie Abb. 20.22, 20.26 und 20.29. F1 W1 Was passiert, wenn du zwischen zwei hängenden Papierblättern durchbläst oder durch einen Trichter mit Papierhütchen (Abb. 21.1)? Probiere es aus! Was könnte beides mit einer im Luftzug zufallenden Tür zu tun haben? Wenn du aus einem aufgeblasenen Ballon die Luft rausdrückst und das Öffnungsstück in die Breite ziehst, dann entsteht so ein seltsames Geräusch! Wieso? Die Saiten einer Gitarre sind unterschiedlich. In welcher Weise und warum? Und was passiert physika- lisch gesehen, wenn du eine Gitarre stimmst? Warum haben Frauen höhere Stimmen als Männer? Warum ist die Stimme in der Früh tiefer als sonst? Und was passiert im Stimmbruch? A, E, I, O, U! Jeder kann diese Vokale sofort erkennen. Aber wodurch unterscheiden sie sich physikalisch? Affen haben keine Sprechstimme wie wir Menschen. Und das hat einen physikalischen Grund! Welchen? F2 E1 Abb. 21.1 F3 W1 F4 W2 F5 W2 F6 W2 F7 S2 Die Schallwellen, die beim Sprechen oder Singen entstehen, werden im Kehlkopf erzeugt (Abb. 21.2). Dieser besteht aus einigen Knorpeln und den eigentlichen schwingenden Tei- len: den Stimmbändern . Diese können durch Muskeln be- wegt und gespannt werden und somit die Stimmritze ver- schließen. Die Stimmbänder können viele 100-mal pro Sekunde schwingen. Das schafft kein Muskel. Der Körper muss deshalb zu einem Trick greifen! Eigentlich würde man ja erwarten, dass die Blätter in Abb. 21.1 a auseinandergedrückt werden ( F2 ). Strömende Luft erzeugt aber verblüffender Weise einen Unterdruck . Deshalb sagt man dazu auch aerodynamisches Paradoxon . Und dieses bewirkt, dass die Blätter zueinander gesaugt werden. Auch das Hütchen (b) wird nicht etwa hinausge- drückt, sondern in den Trichter gesaugt. Und eine Tür im Luftzug wird nicht zugedrückt, sondern zugesaugt. Diesem Effekt hast du es auch zu verdanken, dass du sprechen und singen kannst. Um die Stimmbänder zum Schwingen zu bringen, werden sie zunächst geschlossen. Dann erhöhen die Lungen den Druck um etwa 1%. Das genügt, um die Stimmbänder wie- der aufzudrücken. Die durchströmende Luft erzeugt dann aber einen Unterdruck, die Stimmbänder werden wieder zu- einander gesogen und so weiter. Das gleiche Prinzip liegt vor, wenn du aus einem aufgeblasenen Luftballon die Luft entweichen lässt und dabei das Öffnungsstück verengst: Frrrrzzzzz ( F3 ). Wie kommt es zu den unterschiedlichen Stimmlagen? Man kann die Stimmbänder vereinfacht als Saiten auffassen. Eine Saite schwingt umso schneller, je geringer ihre Masse ist, je kürzer sie ist und je stärker sie gespannt ist. Erhöhen die Stellknorpel den Zug auf die Stimmbänder, dann wird de- ren Frequenz höher. Wenn die Stimmbänder ganz entspannt sind, dann wird der tiefstmögliche Ton erzeugt. Dieser hängt dann von Masse und Länge der Stimmbänder ab.  Info: Gitarre | -> S. 66 Abb. 21.2:  Aufsicht auf die Stimmbänder, die von einigen Knorpeln gehalten werden: Der größte ist der Schildknorpel, den du vorne am Kehlkopf ertasten kannst und der bei manchen Männern als Adamsapfel vorsteht. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum de Verlags öbv