Schall: Schwingungen, Tonhöhe und Lautstärke — Naturwissenschaften, 11–13 Jahre
Schall entsteht durch Schwingungen und breitet sich durch Materie bis zu einem Ohr oder Mikrofon aus.
Was ist Schall?
Schall entsteht, wenn etwas schwingt, zum Beispiel eine Gitarrensaite oder die Stimmbänder. Die Schwingung lässt benachbarte Teilchen einander schieben und ziehen und trägt so ein Muster durch Luft, Wasser oder einen festen Stoff. Das Ohr erkennt dieses Muster und das Gehirn erlebt es als Schall; im Vakuum kann er sich nicht ausbreiten.
Warum untersucht man Schwingungen?
Man wollte erklären, warum ein scheinbar stiller Gegenstand Schall erzeugen kann und warum verschiedene Töne erkennbar sind. Die Messung von Schwingungen lieferte eine nützliche Antwort: Die Frequenz beeinflusst die Tonhöhe, die Größe der Schwingung die Lautstärke. So lassen sich Musik, Sprache und Geräusche mit etwas Beobachtbarem und Messbarem verbinden.
Zwei Töne vergleichen
Eine Stimmgabel schwingt 440-mal pro Sekunde, ihre Frequenz beträgt also 440 Hertz oder 440 Hz. Eine zweite Stimmgabel schwingt mit 220 Hz. Weil 440 doppelt so groß wie 220 ist, schwingt die erste doppelt so oft und erzeugt den höheren Ton. Sind ihre Schwingungen auch größer, klingt sie lauter; Tonhöhe und Lautstärke bleiben aber verschiedene Dinge.
Laut ist nicht hoch
Häufig wird ein lauter Ton mit einem hohen Ton verwechselt. Das ist verständlich, weil beides intensiver wirken kann, wenn man Musik lauter stellt. Eine höhere Tonhöhe entsteht jedoch durch schnellere Schwingungen, während größere Schwingungen den Schall lauter machen. Eine tiefe Trommel kann laut und eine hohe Pfeife leise sein.
Schall im Alltag
Mikrofone wandeln Schwingungen der Luft in elektrische Signale um, sodass Telefone und Aufnahmen Sprache übertragen können. Ultraschall nutzt sehr hohe Frequenzen, um Bilder aus dem Körperinneren zu erzeugen, während Sonar reflektierten Schall verwendet, um Gegenstände unter Wasser zu finden. Die Geräte funktionieren, weil Schwingungsmuster sich ausbreiten, erkannt und ausgewertet werden können.
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