Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

2 Mechanische Wellen − was eine Welle ist und wie sie entsteht, − dass Wellen einander auslöschen und verstärken können, − was Schallwellen sind und wie sie sich ausbreiten, − wie man Klänge analysieren kann, − was Tier und Mensch gerade noch hören können, − unter welchen Voraussetzungen uns Schall schaden kann. Mechanische Wellen, Wasserwellen, Erdbebenwellen und Schallwellen entstehen, wenn viele gleichartige Oszillatoren aneinander gekoppelt sind und ein Oszillator in Schwingung versetzt wird. Dann teilt sich die Schwingung den anderen Oszilla- toren mit, es entsteht eine Welle. Für die Untersuchung der Eigenschaften von Wellen eignen sich Wasserwellen be- sonders gut. Wie entsteht eine Wasserwelle? Was geschieht, wenn verschiedene Wellen aufeinander treffen? Können sich Wasserwellen gegenseitig auslöschen? Oder gibt es dann eine Riesenwelle? Können Wellen ums Eck wandern? Wenn wir Fragen wie diese am Beispiel der Wasserwelle beantworten können, dann wissen wir auch mehr über das Verhalten von Erdbebenwellen, von Schallwellen und Licht- und Radiowellen. Erdbebenwellen können große Schäden anrichten. Bei Erdbeben im Meer (See- beben) können durch die Hebung und Senkung von Teilen des Meeresgrundes Was- serwellen, Tsunamis, entstehen, die an den Küsten verheerende Schäden verursa- chen. Für den Aufbau verlässlicher Tsunami-Warnsysteme sind die Erfassung möglichst aussagekräftiger Messwerte als auch eine Theorie über den Erdaufbau bzw. über das Verhalten von Wasserwellen notwendig. Im zweiten Teil dieses Kapitels befassen wir uns mit der Akustik , der Lehre von der Erzeugung und Ausbreitung von Schallwellen . Die Aufgaben sind vielfältig: Wie kann man Schall verstärken (etwa in einem Konzertsaal)? Wie kann man un- erwünschten Schall (etwa den Verkehrslärm oder den Lärm in Gebäuden) unter- drücken? Dabei muss die Akustik eng mit anderen Wissenschaften zusammenar- beiten, etwa mit der Physiologie (wenn es um Stimme oder Gehör geht), mit der Materialwissenschaft (bei Fragen der Wechselwirkung von Materie und Schall), der Elektrotechnik (zur Wiedergabe und Aufzeichnung von Schall) oder der Musik- wissenschaft (z. B. zur Analyse von Klängen oder Klangkörpern). Interdisziplinär arbeitet man auch in der Bioakustik : Welche Töne produzieren Tiere? Wie entsteht das laute Quaken der Frösche? Wie können sich Wale über Hunderte von Kilometern verständigen? Ein Teilgebiet der Akustik ist die Ultraschalltechnik . Ultraschallaufnahmen von Embryos haben die Pränataldiagnostik revolutioniert, aber es gibt noch zahlreiche andere Anwendungen. Für Wasser-, Erdbeben- und Schallwellen gilt, dass neben dem umfangreichen, be- reits vorhandenen theoretischen Wissen immer auch Erfahrungswissen wichtig ist: Über die Qualität der Akustik eines Konzertsaals entscheidet das erste Konzert im vollbesetzten Saal. Instrumentenbauer verfügen über viel Wissen über Instru- mente, aber es gelingt bis heute nicht, eine Stradivari-Geige nachzubauen. Vielleicht ist es gerade diese Verbindung von Theorie und Praxis, die diese Gebiete für uns so spannend macht. 40.1 Ein Dopplersonogramm einer Verengung der Halsschlagader. ? Wie kann man mit Schallwellen den Blutfluss in einer Ader messen? 40.2 Innenohrimplantate (Cochlea-Implantate) wandeln Schall in elektrische Impulse um, durch die der Hörnerv in der Gehörschnecke (Cochlea) stimuliert wird. Innenohrimplantate eröffnen gehörlos geborenen Kindern sowie hochgradig hörgeschädigten Kindern und Erwachsenen den Zugang zur Welt des Hörens und der gesprochenen Worte (siehe S. 60). 40.3 Die Schallblase dieses Frosches dient als Resonanzkörper. Damit werden die von den Stimmbändern erzeugten Töne verstärkt. Das Quaken des Männchens muss laut genug sein, um auchvon einem weit entfernten Weibchen gehört zu werden. 40 WELLEN Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv