Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

Die Tonhöhe wird durch die Frequenz der Schallwelle festgelegt Menschen können Töne zwischen 20Hz und maximal 20 kHz hören. Ein historisch wichtiges Instrument zur Erzeugung und Untersuchung der Töne einer Tonleiter ist die Lochsirene. Eine Lochsirene ist eine Kreisscheibe mit kon- zentrisch angeordneten Löchern. In den einzelnen Reihen befinden sich 24 , 27 , 30 , 32 , 36 , 40 , 45 und 48 Löcher in gleichen Abständen. Demonstrationsexperiment: Lochsirene 54.1 E 1 Man braucht: Eine Lochsirene, einen Motor, eine Blasrohr. Befestige die Lochsirene an der Achse des Motors. Achte dabei darauf, dass die Lochsirene gut befestigt ist. Lass den Motor die Kreisscheibe mit konstanter Win- kelgeschwindigkeit drehen und blase vorsichtig die Lochreihen der Reihe nach mit Hilfe des Blasrohrs an. Ändere die Winkelgeschwindigkeit. Versuche, eine einfache Melodie zu erzeugen. Wenn du die Lochreihen der Reihe nach anbläst, hörst du die Dur-Tonleiter, und zwar unabhängig von der Drehgeschwindigkeit! Offensichtlich werden die Inter- valle zwischen den Tönen durch konstant gebliebene Frequenzverhältnisse fest- gelegt. Das Intervall zweier Töne wird durch das Frequenzverhältnis der beiden Schallwellen bestimmt. Der Kammerton a wurde mit 440Hz festgelegt. Damit können den einzelnen Tönen Frequenzen zugeordnet werden. Die Tabelle gibt am Beispiel der C-Dur-Tonleiter einen kurzen Überblick. Ton c d e f g a h c Frequenz in Hertz 264 297 330 352 396 440 495 528 Relatives Frequenzverhältnis 1 9/8 5/4 4/3 3/2 5/3 15/8 2 Intervall bezüglich des Grundtones c Prim Sekund Terz Quart Quint Sext Septim Oktav Die Bezeichnung Oktave für das Frequenzverhältnis 1 : 2 wird auch in anderen Ge- bieten der Physik und Technik verwendet. Die Tonhöhe ist also durch die Frequenz, die Zahl der Schwingungen pro Sekunde, gegeben. Eine Fliege beispielsweise erzeugt beim Fliegen den Ton f . Sie führt daher 352 Flügelschläge pro Sekunde aus. Eine Biene dagegen erzeugt beim Fliegen den Ton a oder – wenn sie mit Honig beladen ist – den Ton e . Sie macht somit 440 bzw. 330 Flügelschläge pro Sekunde. Bioakustik Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, wie Tiere miteinander kommunizieren. Neben den optischen Möglichkeiten ist auch bei Tieren der Schall ein wesentliches Mittel der Verständigung. Mit den akustischen Erscheinungen im Tierreich beschäftigt sich die Bioakustik. Die Aufzeichnung von Tierstimmen war allerdings schwierig, erst mit der klangspektrographischen Darstellung in einem Frequenz-Zeit Dia- gramm ( 59.1 .) wurde eine objektive und quantitative Wiedergabe von Tierstim- men, auch im Ultra- und Infraschallbereich, möglich. Untersuche, überlege, forsche: Tierstimmen 54.1 Viele Tiere produzieren Schall. S 1 a) Erkundigt euch, wie zum Beispiel Vögel oder Frösche Schall produzieren. S 1 b) Nehmt den Schall mit einem Mikrofon auf und schaut euch das Klangbild im Oszilloskop (oder mittels Computer bzw. Smartphone) an. Was lässt sich über Frequenz, Lautstärke und Muster der einzelnen Tierstimmen sagen? 54.1 Tonerzeugung mit der Lochsirene. Wie viele Löcher müsste die Sirene haben, um eine C-Dur-Tonleiter zu erzeugen? 54.2 Frequenzanalyse des Tons einer Krähe (violett) und des Zirpens einer Heuschrecke (grün). 54 WELLEN Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv