Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

2.4 Akustik Durch Hören und Sehen können wir uns in der Welt orientieren, mit anderen kom- munizieren. Über Licht und Schall wird ständig Information an uns herangetra- gen. Schallwellen können wir nicht nur wahrnehmen, sondern auch selbst produ- zieren und damit Informationen austauschen. Im Folgenden befassen wir uns mit Grundlagen der Akustik, der Lehre vom Schall. a Die Entstehung von Schallwellen Experiment: Was sind Schallwellen? 52.1 E 1 Du brauchst: eine geeignete Blattfeder, eventuell einen Schraubstock Spanne die Blattfeder in einen Schraubstock (oder halte sie einfach fest) und ver- setzte sie in Schwingung. Wenn die Schwingung der Blattfeder rasch genug erfolgt, hörst du einen Ton. Be- trachten wir den Vorgang in Zeitlupe: Die ausschlagende Feder presst die angren- zende Luftschicht zusammen. Dadurch steigt in dieser Luftschicht der Druck. Auf der Rückseite des Federblatts kommt es zu einer Verdünnung der Luft und der Druck wird kleiner. Die Schwingung der Feder bewirkt, dass die Luft periodisch verdichtet und verdünnt wird, es also zu einer periodischen Änderung des Luft- drucks kommt. Diese Druckänderung breitet sich im Raum als Druckwelle aus. Wenn die Schwingungsfrequenz der Feder etwa 20 Hz übersteigt, dann nehmen wir diese Druckwelle als Schall wahr. Druckwellen können sich in jedem Medium ausbreiten. Schallwellen transportieren Energie und nicht Materie. Schallwellen sind periodische Verdichtungen bzw. Verdünnungen eines Mediums. Das Medium kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Schallwellen sind Longitudinalwellen . Untersuche, überlege, forsche: Schallquellen 52.1 Welche Möglichkeiten der Schallerzeugung kennst du? Was sind die Unterschiede? S 1 a) Bildet Teams, von denen jeweils ein Team einen bestimmten Typ von Schallquellen genauer beschreibt (z. B. Blasinstrumente, Straßengeräusche, Tier- laute, …). E 1 b) Analysiert die Geräusche, Töne usw. mit passender Software (Hinweise dazu physikplus.oebv.at) . Wenn der Schall durch Schwingungen in einem festen, flüssigen oder gasförmigen Körper entsteht, dann darf es im Vakuum keinen Schall geben. Dies ist auch tat- sächlich der Fall, wie Experimente zeigen, welche erstmals von R OBERT B OYLE vor 300 Jahren ausgeführt wurden. Experiment: Schallausbreitung im Vakuum 52.2 Du brauchst: Eine Vakuumpumpe, eine Vakuumglocke (Rezipient), einen Wecker, ein Handy, einen Behälter mit Wasser, einen wasserdichten Behälter für das Han- dy. E 1 a) Zieh den Wecker auf, stell ihn unter die Vakuumglocke und evakuiere sie. E 1 b) Gib das Handy unter die Vakuumglocke und rufe an. E 1 c) Gib das Handy in den wasserdichten Behälter, lege ihn ins Wasser und rufe das Handy an. Beschreibe und interpretiere deine Beobachtungen. Untersuche, überlege, forsche: Schallausbreitung 52.2 E 2 Jemand bezweifelt, dass Schall sich auch in festen Körpern ausbreiten kann. Überlege dir zwei Gegenargumente. 52.3 E 1 Die Schallgeschwindigkeit ist in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern ver- schieden. Was könnte der Grund dafür sein? In welchem Medium wird die Schall- geschwindigkeit am größten sein? Begründe deine Antwort. 52.1 Eine Blattfeder wird festgehalten und zum Schwingen gebracht. 52.2 Eine Maultrommel besteht aus einem festen Rahmen und einer Blattfeder. Die Maul- trommel wird in den Mund geschoben und die Blattfeder mit einem Finger zum Schwingen angeregt. Durch Verändern der Form der Mundhöhle entstehen verschiedene Töne. 52.3 R OBERT B OYLE hängte einen Wecker mit einem kräftigen Läutwerk an einem dünnen Faden in ein Glasgefäß und pumpte die Luft aus. Er schreibt: „Wir waren ganz still und warteten auf den Moment, in dem das Läutwerk zu klingeln anfangen sollte, und waren zufrie- den, als wir den Wecker überhaupt nicht hörten. Erst als wir voller Spannung anordneten, etwas Luft in das Gefäß zu lassen, hörten wir das Läutwerk.“ 52 WELLEN Nur zu Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv