Big Bang Physik 6, Schulbuch

68  RG 6.1, G 6.2 Wellen diese Bewegung geordnet ist, also viele Teilchen gleich- zeitig betrifft. Trotzdem ist es enorm verblüffend, dass du Geschwin­ digkeitsdifferenzen in der Größenordnung von 10 –10 , also einem Zehnmilliardstel, hören kannst. Das entspricht einer Höhenveränderung des Mount Everest um weniger als 1/1000mm. Eine solche Genauigkeit überfordert jedes GPS- System um Längen! Wärme bedeutet immer ungeordnete Bewegung von Teil- chen (siehe Kap. 14.1). Auch die Luftmoleküle bewegen sich wärmebedingt und prallen deshalb ständig auf das Trom- melfell. Dieses zittert daher immer leicht. Das nennt man die Brown’sche Bewegung . Sehen wir uns dazu ein paar Zahlen an! Die Luft hat durch ihre Wärmebewegung bereits eine Schall­ intensität von etwa 10 –13 W/m 2 (siehe Abb. 21.9, rechte Skala). Du siehst, dass die Hörschwelle bei 4000Hz nur mehr ganz knapp darüber liegt. Es wäre daher sinnlos besser zu hören, weil wir dann die Brown’sche Bewegung des eigenen Trommelfells als Rauschen wahrnehmen würden ( F12 ). Unser Gehirn könnte das wahrscheinlich wegfiltern, aber leisere Geräusche würden trotzdem in diesem Rauschen untergehen. Jeder Mensch besitzt also praktisch ein Super- gehör: Besser geht es (fast) nicht! Eine Schallwelle transportiert erstaunlich wenig Energie (  F11 )! Selbst wenn uns bereits die Ohren schmerzen – also bei 120 Dezibel –, werden nur 10 Joule Energie pro Sekunde durch einen Quadratmeter transportiert (siehe Abb. 21.9, rechte Skala). Energietransport durch Schall bringt’s also nicht wirklich. Vergleichen wir es mit der Licht­ energie der Sonne. Pro Quadratmeter und Sekunde treffen auf der Erde rund 1000 J Sonnenenergie auf. Das ist um den Faktor 100 mehr (Abb. 21.10)! Abb. 21.10:  Der Hörbereich des Menschen: Die Schallintensität gibt an, wie viel Energie pro Sekunde durch eine Fläche von 1m 2 transpor- tiert wird (1W = 1J/s). Entlang einer Phon-Kurve hörst du alles gleich laut. Die Angabe der Schallintensität in W/m 2 ist im Alltag etwas sperrig. Da gibt es zwei andere Maße. Einerseits gibt es die Einheit Dezibel (dB) . 0dB hat man mit einer Intensität von 10 –12 W/m 2 einfach festgelegt. Die Fühlschwelle liegt dann bei 120dB oder 1W/m 2 . Vergleiche linke und rechte Achse in Abb. 21.9. Eine Erhöhung um 10dB nehmen wir immer als Verdopplung der Lautstärke wahr, völlig egal ob von 3 auf 13dB, von 57 auf 67dB oder von 80 auf 90dB. Das bedeutet aber gleichzeitig eine Verzehnfachung der Schallintensität! Du hörst daher 10 bellende Hunde nur doppelt so laut wie einen ( F13, Abb. 21.11)! Verblüffend, oder? Die Angabe in dB ist in der Technik sinnvoll, weil sie objektiv ist. Im Alltag ist sie nicht praktikabel, weil unsere Ohren für verschiedene Frequenzen unterschiedlich empfindlich sind. So ist ein Ton mit 60dB bei 1000Hz ganz schön laut, aber bei 20Hz gar nicht zu hören. Deshalb hat man das Phon einge- führt! Entlang einer Phonkurve hörst du alle Frequenzen gleich laut (Abb. 21.9). Man hat festgelegt, dass bei 1000Hz Phon und Dezibel zahlenmäßig gleich sind. Der Vorteil des Phons ist gleichzeitig sein Nachteil: Die Angabe ist subjektiv und jeder Mensch hat eigentlich eine eigene Phonkurve. Wie funktioniert das Hören? Die Schallwellen werden in der Ohrmuschel gesammelt und durch den Gehörgang zum Trommelfell weitergeleitet. Die Schallanalyse erfolgt in der Schnecke im Innenohr (Abb. 21.12). Diese ist mit Flüssigkeit gefüllt. Wäre das Trommelfell ein Teil der Schnecke, dann würde an der Grenze zwischen Luft und Flüssigkeit prak- tisch die ganze Schallenergie reflektiert (siehe F6 , S. 58). Dieses Problem wird durch einen doppelten Trick im Mittelohr gelöst! Abb. 21.11:  Die Lichtwellen der Sonne, die auf die Erde gelangen, transportieren rund 100-mal so viel Energie pro Zeit und Fläche wie eine schmerzende Schallwelle. Abb. 21.12:  Zu Verdopplung der Lautstärke sind +10 dB bzw. eine 10fache Schallintensität notwendig. 10 Hunde bellen doppelt so laut wie einer, 100 viermal so laut. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv