Untersuche, überlege, forsche: Ultraschall in der Medizin 60.1 S3 Recherchiere über den Einsatz von Ultraschall in der Medizin. Welche Anwendungsmöglichkeiten gibt es und welche Informationen können daraus abgeleitet werden? Besonders bewährt haben sich Ultraschalluntersuchungen in der Gynäkologie, wenn man die Lage eines Fötus feststellen möchte oder herausfinden will, ob Mehrgeburten oder Probleme bei der Geburt zu erwarten sind. Auch zur Diagnose von Leber-, Lungen- und Nierenkrankheiten wird Ultraschall verwendet. Bei der Echokardiografie (Sonografie) wird Ultraschall zur Untersuchung der Durchströmungsverhältnisse im Herzen oder zur Messung der Blutstromgeschwindigkeit in Venen oder Arterien verwendet. Sie beruht nicht nur auf einer einfachen Entfernungsmessung, sondern man nutzt die Tatsache, dass sich die Frequenz des Schalls ändert, wenn sich das Objekt (im gegebenen Fall rote Blutkörperchen), an dem der Schall reflektiert wird, bewegt (siehe S. 70). Intensiver Ultraschall kann u. a. zum Schweißen genutzt werden, aber auch zur Reinigung von Brillen, Schmuck, etc., zur Sterilisation von Nahrungsmitteln und von medizinischen Geräten. Zahnstein kann mit Ultraschall entfernt werden. Auch die Zertrümmerung von Nierensteinen erfolgt mit Ultraschall-Impulsen. Untersuche, überlege, forsche: Ultraschall im Tierreich 60.2 S3 Zahlreiche Tiere können Ultraschallsignale wahrnehmen und diese auch produzieren (60.2). Recherchiere, welche Bedeutung Ultraschall im Tierreich hat. Reflexion, Brechung und Beugung von Schallwellen Treffen Schallwellen auf ein Hindernis, so werden sie, genauso wie Wasserwellen, teilweise reflektiert, teilweise absorbiert. Auch Beugungserscheinungen lassen sich beobachten. In Luftschichten mit unterschiedlicher Dichte kann es auch zur Brechung von Schallwellen kommen. Untersuche, überlege, forsche: Reflexion von Schall 60.3 E2 Schallwellen werden an Wänden zum Teil absorbiert, zum Teil reflektiert. Bei guter Reflexion und genügend weit entfernter Wand hörst du ein Echo, das heißt eine Silbe wird so reflektiert, dass du sie vollständig aussprechen kannst, bevor der reflektierte Schall dein Ohr erreicht. Wenn du so nahe an einer Wand stehst, dass der zurückgeworfene Schall eintrifft, bevor du die Silbe vollständig hören kannst, geht das Echo in den Nachhall über. Zum Aussprechen einer Silbe benötigt man etwa 1/5 Sekunde. Welchen Abstand von der Wand darfst du höchstens haben, um eine Silbe ohne Echo zu hören? Verwende für die Schallgeschwindigkeit den Wert 340 m/s (siehe S. 57). 60.4 E4 Bei Konzert- und Theatersälen darf es kein Echo geben, man benötigt aber Nachhall, um auch leise Töne über große Entfernungen hörbar zu machen. Untersuche den Nachhall in Kirchen und in anderen großen Räumen falls möglich mit deinem Smartphone und erkläre deine Beobachtungen. Für den Alltag wichtig ist neben der Reflexion vor allem die Absorption von Schallwellen. Der Schallschutz (vor Straßenlärm etc., aber auch innerhalb von Gebäuden) ist ein wesentlicher Bereich der Bautechnik. Absorption und Reflexion von Schallwellen sind auch die entscheidenden Faktoren für die Akustik eines Raums (siehe S. 61). Die Brechung von Schallwellen spielt vor allem bei größeren Entfernungen und unterschiedlichen atmosphärischen Verhältnissen und in der Ultraschalltechnik eine Rolle. Experiment: Beugung von Schallwellen 60.1 E2 Du brauchst: Mikrophon, Lautsprecher, Frequenzgenerator, Oszilloskop, Hindernis (z. B. Holzbrett) Untersuche die Beugung von Schallwellen. Plane dafür ein geeignetes Experiment. Protokolliere Versuchsanordnungen und Ergebnisse deiner Untersuchung. 60.1 Ultraschalltherapie wird vor allem bei Gelenken eingesetzt, um Schmerzen zu lindern oder Muskelverspannungen zu lösen. Die Vorsilbe „sono“ findest du in vielen Begriffen. „Sonare“ ist ein lateinisches Wort und bedeutet tönen. Die Silbe „graphie“ bedeutet, dass etwas gezeichnet wird. In der Medizin spricht man von Sonographie: Mittels Schall (Ultraschall) wird ein Bild von einem Organ hergestellt und aufgezeichnet. Die Vorsilbe „kardio“ kommt aus dem Griechischen und bedeutet „Herz“. 60.2 Fledermäuse stoßen Ultraschallimpulse mit hoher Intensität aus, registrieren den reflektierten Strahl und bestimmen aus der Zeitdifferenz Ort, Geschwindigkeit und Richtung, in die sich das Beutetier bewegt. 60 Wellen 2 Mechanische Wellen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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