Big Bang Physik 6, Schulbuch

Sprache und Gehör  21  RG 6.1, G 6.2 Wellen  67 Und jetzt verknüpfen wir diese beiden Fakten. Die Stimm- bänder erzeugen jede Menge Obertöne (Abb. 21.7a). Der Vokaltrakt verstärkt aber nur seine Resonanzfrequenzen. Diese nennt man Formanten (b). Dadurch werden ganz be- stimmte Obertöne besonders gut verstärkt (c). Der Clou ist nun der: Unser Mundraum ist sehr flexibel und deshalb kön- nen wir die Formantenfrequenzen verändern. Durch diesen Trick erzeugen wir die Vokale.  Info: Vokale Abb. 21.8:  Schematische Darstellung der Entstehung des Stimmklangs Zusammenfassung Die Stimmbänder erzeugen viele Obertöne, die vom Vokaltrakt unterschiedlich verstärkt werden. Durch Ver- schiebung der Resonanzfrequenzen können wir Vokale erzeugen. Vokale Du kannst etwas, was eine Orgelpfeife nicht kann, nämlich die Form des Resonanzraumes verändern. Dadurch kannst du die Frequenz des ersten Formanten (F 1 ) zwischen 250 und 700Hz variiert und die des zweiten (F 2 ) zwischen 700 und 2500Hz. So erzeugst du die Vokale . Wenn du nachein- ander „a“, „e“ und „i“ sprichst, kannst du eine Verschiebung deiner Zunge bemerken. In der Abbildung 21.8 links siehst du das Frequenzspektrum dieser drei Vokale (also die Einhüllende wie in Abb. 21.7c). Vor allem F 2 verschiebt sich sehr stark. Zur Charakterisierung eines Vokals genügen im Wesentlichen die ersten beiden Formanten (Abb. 21.8 rechts). Warum können Affen nicht sprechen? Bei ihnen hat der Vokaltrakt aus anatomischen Gründen kaum Variations- möglichkeiten. Sie können daher die Formantenfrequenz praktisch nicht variieren ( F7 ; Abb. 21.8 rechts). i Abb. 21.9:  Links: Form des Vokaltraktes bei drei Vokalen und dazuge- höriges Frequenzspektrum. Rechts: In diesen Bereichen liegen die ersten beiden Formanten bei den Vokalen. Strichliert: Unge- fährer Formantenbereich der Affen Z 21.2 Hundert Hunde und doppelter Ohrtrick Das menschliche Gehör Die Schwingungen der Luftmoleküle, die du hören kannst, sind dermaßen winzig, dass es an ein Wunder grenzt, dass du überhaupt etwas hören kannst. In diesem Abschnitt geht es um die enorme Leistung unseres Gehörs. Die Schallgeschwindigkeit beträgt bei Zimmertemperatur 342m/s. Das ist aber nicht die Geschwindigkeit, mit der sich die Moleküle bewegen, sondern die, mit der sich die Störung in der Luft ausbreitet ( F8 ; siehe Kap. 19.1, S. 45). Mit welcher Geschwindigkeit bewegen sich aber die Mole- küle? Zunächst gibt es die thermische Bewegung (siehe Kap. 11.1, „Big Bang 5“). Bei Zimmertemperatur bewegen sich die Moleküle über den Daumen mit 500m/s, also weit über Schallgeschwindigkeit! Diese Bewegung ist aber völlig ungeordnet, also jedes Teilchen bewegt sich anders. Deshalb merkst du davon nichts. Wenn eine Schallwelle vorbeizieht, beginnen die Moleküle zusätzlich zu schwingen. Die durchschnittliche Schwingge- schwindigkeit bezeichnet man mit dem etwas eigenartig klingenden Begriff Schallschnelle . Bei Geräuschen, die du gerade noch wahrnehmen kannst, liegt diese bei unglaub- lich winzigen 0,1mm/h – also bei rund 3 · 10 –8  m/s ( F9 )! Mit diesem Tempo bräuchtest du von Wien nach Salzburg über 300.000 Jahre – eine Schnecke ist dagegen ein Sport- wagen! Natürlich schwingen die Moleküle hin und her und nicht in eine Richtung. Warum du diese winzige Ge- schwindigkeitsdifferenz hören kannst, liegt daran, dass Wenn sich der Schall mit 340m/s ausbreitet dann bedeutet das, dass die Luftmoleküle mit dieser Geschwindigkeit schwingen! Ist das richtig oder falsch? Die Schwinggeschwindigkeit der Luftmoleküle beim Vorbeiziehen einer Schallwelle ist größer als die Geschwindigkeit, die sie auf Grund ihrer Temperatur besitzen. Ist das richtig oder falsch? Was versteht man unter den Einheiten Joule (J) und Watt (W)? Lies nach in „Big Bang 5“, Kap. 8.1 und 8.5! Wie viel Energie transportiert der Schall? Ist es genug, um auf diese Weise technisch sinnvoll Energie über die Luft zu transportieren? Und wie sieht es mit elektromagnetischen Wellen aus? Es gibt einen physikalischen Grund, warum unsere Ohren nicht empfindlicher sein können. Welcher ist das? Zwei Hunde bellen doppelt so laut wie einer! Ist das richtig oder falsch? F8 W2 F9 W2 F10 W1 F11 S1 F12 W2 F13 S2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv