4 Liebe Schülerin, lieber Schüler, auf dieser Doppelseite zeigen wir dir, wie „Impuls Physik“ aufgebaut ist. Das Schulbuch hat elf Abschnitte. Jeder Abschnitt besteht aus 2 Kapiteln mit je einer ErarbeitungsDoppelseite und einer Übungs-Doppelseite. Am Ende jedes Abschnitts kannst du auf einer Doppelseite selbst erforschen, Spiele spielen, Versuche durchführen und noch viel mehr. Wie arbeite ich mit diesem Buch? Entstehung und Ausbreitung des Schalls 3 Forschen – Finden – Ausprobieren 3 35 34 Was denkst du? Wer hat mit seiner oder ihrer Aussage Recht? Stelle die falschen Aussagen richtig. Stelle noch eine weitere Aussage zum Thema auf. Diskutiert und überprüft eure Aussagen. Achtet auf Richtigkeit, Verständlichkeit und verwendete Fachbegriffe. Musik im Schwimmbad Tanja, Sam, Levi und Darja verbringen einen Tag im Schwimmbad. Sie machen gerade am Beckenrand eine Pause. Da bemerken sie, wie das Schwimmteam im Sportbecken mit ihrem Training beginnt. Noch bevor das Team ins Becken springt, starten sie motivierende Musik. Es entwickelt sich unter den Freunden folgende Diskussion: Darja: Das Schwimmteam hört die Musik unter Wasser nur dann gut, wenn es Lautsprecher unter Wasser gibt. Tanja: Wieso dreht das Schwimmteam die Musikanlage auf? Sie können die Musik doch unter Wasser nicht hören! Levi: Das Schwimmteam hört die Musik unter Wasser nur dann in guter Qualität, wenn es richtig laut in der Halle abgespielt wird. Sam: Schallwellen übertragen sich sehr gut von Luft ins Wasser und breiten sich dort aus. So kann das Schwimmteam die Musik ausgezeichnet hören. Diskussionsleitung Du achtest darauf, dass deine Gruppenmitglieder sich gegenseitig aussprechen lassen, einander zuhören, sich an Gesprächsregeln halten und höflich bleiben. Sollte das Gespräch nicht in Gang kommen, kannst du den einzelnen Mitgliedern auch Fragen stellen. Monika Achtsam Bäuerin und Naturliebhaberin (50 Jahre) Du lebst und arbeitest seit Jahren in Niederwein. Dir gehört die große Freifläche, auf der das „Sommerclubbing im Dorf“ veranstaltet wird. In einem nahegelegenen Stall kümmerst du dich um 40 Kühe. Bei deinen morgendlichen Spaziergängen beobachtest du gerne Wildtiere und Pflanzen. Kiara Fest Schülerin (16 Jahre) Ihr lebt im Nachbardorf von Niederwein und freut euch jedes Jahr sehr auf das „Sommerclubbing im Dorf“. Endlich ist in eurer stillen Gegend etwas los. Ihr könnt euch mit Freunden treffen und zu toller Musik Party machen. Lukas Tschirner Vater (26 Jahre) eines Neugeborenen in Karenz Du lebst im Dorf Niederwein und bist momentan in Karenz mit deinem kleinen Sohn. Euer Haus liegt am Ortsrand direkt neben der großen Freifläche, auf der das „Sommerclubbing im Dorf“ jedes Jahr stattfindet. Konrad Klug Mitarbeiter (30 Jahre) der Eventfirma Partymood Du arbeitest seit fünf Jahren für Frau Feierfreund und ihre Eventfirma. In diesem Jahr wirst du Teile der Veranstaltung „Sommerclubbing im Dorf“ alleine planen und freust dich schon sehr auf die Umsetzung deiner Ideen. Sandra Feierfreund Veranstalterin (45 Jahre) des jährlichen Festes „Sommerclubbing im Dorf“ Du bist Besitzerin der Eventfirma Partymood, die Feste plant und durchführt. Jedes Jahr im Sommer veranstaltet deine Firma Partymood im Dorf Niederwein ein großes Open Air Fest. Dieses Fest findet jedes Wochenende im August statt. Die Haupteinnahmen deiner Firma machst du mit diesem Fest. Mit keinem anderen Fest verdienst du so viel wie in diesem einen Sommermonat. Meine Argumente: Rollenspiel: Sommerclubbing im Dorf Niederwein: Ja oder Nein? Bei einem Rollenspiel versetzt du dich in die Lage eines anderen Menschen und versuchst, aus dessen Sicht ein Problem zu besprechen und Argumente zu finden. 1. Bildet eine Gruppe aus sechs Personen und verteilt die Rollen unter euch. 2. Lies deine Rolle aufmerksam und allein durch. 3. Sammle Argumente, die zu deiner Rolle passen und deinen Standpunkt unterstreichen. Verwende dabei physikalische Fakten, die du in diesem Buch gelernt hast. 4. Komm zurück in die Gruppe und startet die Gruppendiskussion. Die Personen: Erarbeitungs-Doppelseite 3 Entstehung und Ausbreitung des Schalls 3 27 26 Das Stadium tobt. Die Mannschaft hat ein Tor geschossen! Fans jubeln und klatschen. Plötzlich geht eine Welle durchs Publikum – so ein Spaß! Hast du so eine „La-Ola-Welle“ schon einmal miterlebt? Was hat sie mit Physik zu tun? In diesem Kapitel findest du es heraus. Du lernst auch, was diese Welle mit dem Hören zu tun hat. Schwingungen und Schall Entstehung und Ausbreitung des Schalls B1 Eine Schaukel schwingt regelmäßig hin und her. B2 Beim Sprechen öffnen und schließen sich die Stimmbänder. B3 Ein Tropfen löst eine Welle im Wasser aus. Was sind Schwingungen? Schwingungen sind Bewegungen, die sich wiederholen. Du kennst das vom Schaukeln: Durch Anschubsen von außen oder wenn du dich geschickt bewegst, kannst du die Schaukel aus ihrer Lage bringen. Sie schwingt dann immer wieder hin und her (B1). Wenn etwas regelmäßig hin und her (oder auf und ab) schwingt und du die Anzahl dieser Schwingungen pro Sekunde zählst, nennt man das die Frequenz. Im Alltag nennt man auch andere regelmäßige Vorgänge „Frequenz“: Zum Beispiel, wenn eine Fluglinie vier Mal pro Woche zwischen zwei Städten hin und her fliegt. Auch in unserem Körper bringen wir etwas zum Schwingen – unsere Stimmbänder. Sie liegen im Kehlkopf, am oberen Ende der Luftröhre (B2). Zwischen ihnen gibt es eine Öffnung, durch die beim Sprechen Luft gepresst wird. Dabei fangen die Stimmbänder an zu schwingen. Drücke mit deinen Fingern leicht auf den Kehlkopf, wenn du sprichst. Kannst du das Schwingen der Stimmbänder spüren? Was sind Wellen? Bei einer La-Ola-Welle bleiben die Personen auf ihrem Platz. Sie schwingen nur ihre Arme auf und ab. Fällt ein Regentropfen in einen Teich, bewegt sich das Wasser auf und ab. Die Wasserteilchen schwingen auf der Stelle, sie bewegen sich nicht durch den Teich (B3). Eine Schwingung entsteht, wenn ein Körper sich regelmäßig hin und her bewegt. ï Eine Welle setzt sich aus Schwingungen zusammen und breitet sich im Raum aus. Bedecke mit Hilfe der Kerze eine Seite der Glasscheibe mit einer Rußschicht. Achte darauf, dich nicht zu verbrennen! Stoße die Stimmgabel an und graviere mit der Kratzfeder in die Rußschicht. Ziehe dabei die Glasscheibe einmal schneller, einmal langsamer von der Kratzfeder weg. Beschreibe die Muster, die entstehen. Wie hängen sie mit dem Tempo, mit dem du die Kratzfeder bewegst, zusammen? V1 Schwingungen sichtbar machen Materialien Stimmgabel mit Kratzfeder Glas Kerze Feuerzeug Zange Entstehung von Schall Beim Spielen des Tamburins wird das dünne Fell eingedrückt. Mit dem Teilchenmodell kann man sich das so vorstellen: Die Luftteilchen werden enger aneinandergedrückt. Man sagt: Die Luft dahinter wird verdichtet. Dann schwingt das Fell zurück und die Luftteilchen haben wieder mehr Platz: Die Luft wird verdünnt. Diese Verdichtungen und Verdünnungen der Luft breiten sich im Raum aus (B4). Man nennt sie Schallwellen. Das Tamburin ist dabei der Schallsender. Vom Schallsender zum Schallempfänger Stell dir vor, du wachst am Morgen vom Vogelgezwitscher vor deinem Fenster auf. Wie gelangen die Geräusche vor deinem Fenster an dein Ohr? Erklärt und besprecht eure Vorstellungen dazu. Braucht Schall die Luft, damit er vom Sender zum Empfänger gelangen kann? Das kann man mit einem läutenden Handy im Vakuum nachweisen. Vakuum nennt man einen Bereich, in dem keine Luft oder andere Teilchen vorkommen. Wenn man aus einer Glasglocke die Luft herauspumpt, ist der Ton des Handys nicht mehr zu hören (B5). Es ist keine Luft als Schallleiter vorhanden, somit kann es auch nicht zu einer Verdichtung und Verdünnung der Luft kommen. Es können keine Schallwellen entstehen. Vom Schallsender gelangen die Schallwellen über den Schallleiter bis zu unseren Ohren. Das Trommelfell im Ohr funktioniert wie ein Tamburin. Es gibt die Schwingung an die Gehörknöchelchen und den Gehörnerv weiter (B6). Ohren sind somit Schallempfänger. Ein Schallsender erzeugt Schallwellen. Schallwellen sind Verdichtungen und Verdünnungen der Luft, die sich im Raum ausbreiten. Die Luftteilchen selbst bewegen sich dabei nicht durch den Raum. ï Damit sich Schall ausbreiten kann, braucht es einen Schallleiter, in dem Schallwellen entstehen können. Schallleiter sind Luft (Gase), Wasser (Flüssigkeiten) und Feststoffe. Luftverdichtung Luftverdünnung B4 Schallwellen sind Verdichtungen und Verdünnungen der Luft, die sich im Raum ausbreiten. B5 Das Vakuum in der Glasglocke verhindert, dass Schall von der Klingel an unsere Ohren gelangt. B6 Modell des menschlichen Ohrs Gehörknöchelchen Trommelfell Materialien Wollfaden (50 cm) Teelöffel Holzstab oder Bleistift Binde den Teelöffel mittig an den Wollfaden. Halte nun je ein Ende des Fadens an deine Ohren. Bitte jemanden, mit einem Holzstab oder Bleistift gegen den Löffel zu schlagen. Was hörst du? Benenne den Schallsender, Schallleiter und Schallempfänger in diesem Versuch. V2 Nicht nur Luft „schallt“ Digitales Zusatzmaterial 693q4x Übungs-Doppelseite Forschen, Finden, Ausprobieren Du findest hier Comics, Rollenspiele, Forschungsaufgaben, Bauanleitungen und vieles mehr. Probiere es aus! Auf diesen Seiten kannst du dich noch weiter in das Thema vertiefen. „Impuls Physik“ hat elf Abschnitte, die jeweils aus 10 Seiten bestehen: (Ausnahme: Abschnitt 11 besteht aus 6 Seiten.) Das kann ich 3 Entstehung und Ausbreitung des Schalls 3 29 28 1 Löse das Rätsel. Bringe danach die Buchstaben der blauen Kästchen in die richtige Reihenfolge. Ein Buchstabe wird für die Lösung doppelt verwendet. 1. Verdichtungen und Verdünnungen der Luft, die sich im Raum ausbreiten 2. Wie nennt man den Schallsender im Kehlkopf des Menschen? 3. Was braucht Schall, damit er sich ausbreiten kann? 4. Wie heißt der Schallempfänger des menschlichen Körpers? 5. Wie nennt man luftleeren Raum? 6. Beim Schaukeln … die Schaukel hin und her. 7. Sind Musikinstrumente Schallsender, Schallleiter oder Schallempfänger? 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Lösung: 2 Du spielst mit deinem Handy Musik ab. Erkläre, wie sich der Schall vom Handy bis zu deinem Ohr ausbreitet und wie du die Musik hören kannst. Schwingungen und Schall Ihr sollt zeigen, dass Musik kleine Teilchen bewegen kann. Verwendet dazu die im Bild gezeigten Materialien. • Plant euren Versuch. • Führt ein Versuchsprotokoll (siehe Seite 17). • Formuliert eine Erklärung mit folgenden Satzbausteinen: Im Lautsprecher sind bewegliche Teile, die … Dadurch … • Stellt euren Versuch den anderen Gruppen vor. • Diskutiert untereinander, ob euer Versuchsaufbau den Sachverhalt gut darstellen konnte. Gibt es vielleicht etwas zu verbessern? V3 Musik bewegt B 3 Welches Modell und welche Beschreibung passt zur Schallausbreitung? Kreuze an. Besprecht gemeinsam, warum die anderen Abbildungen nicht zum Schall passen. Alle Luftteilchen schwingen sich vom Schallsender bis zum Schallempfänger. Die Luftteilchen schwingen an ihrem Platz. Dadurch wird die Luft verdichtet und verdünnt. Die vom Schallsender angestoßenen Luftteilchen fliegen zum Schallempfänger. 4 Leon, der kleine Bruder deiner Freundin, meint: „Wenn ich den Radio aufdrehe, dann fliegen die Töne vom Radio an mein Ohr. So kann ich sie hören“. Erkläre Leon, wieso das so nicht richtig ist. 5 Marcel meint zum Versuch V4: „Der Ballon verursacht einen Windstoß, der die Kerze ausbläst“. Erkläre Marcel, warum Schall nicht das Gleiche wie Wind ist. 6 Würde deine „Schallkanone“ auch im Weltall funktionieren? Begründe. 1. Schneide mit der Schere bzw. dem Cutter den Boden deiner Flasche ab. Sei dabei vorsichtig oder bitte einen Erwachsenen um Hilfe! 2. Schneide den schmalen Hals des Luftballons ab und ziehe den Ballon, mit der nun vergrößerten Öffnung, straff über die große Öffnung deiner Flasche. 3. Klebe den Luftballon mit Hilfe des Klebebandes fest. 4. Richte die kleine Öffnung der Flasche auf eine brennende Kerze. Zupfe am Luftballon am anderen Ende der Flasche. Was kannst du hören und beobachten? V4 Schall bündeln Materialien kleine PETFlasche Luftballon Klebeband Kerze Feuerzeug Schere und/oder Cutter Hier kannst du deine Kompetenzen mit Aufgaben und Versuchen festigen. Auf diesen Seiten lernst du ein neues Thema kennen. Hier findest du Wissen zum Thema, Aufgaben zur Erarbeitung und Versuche. 2 Seiten Erarbeitung 2 Seiten Übungen 2 Seiten Erarbeitung 2 Seiten Übungen 2 Seiten Forschen, Finden, Ausprobieren Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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