Schalldämmung und Musikinstrumente
In der Turnhalle deiner Schule ruft jemand „Hallo!“ – und es klingt, als würde die Halle noch lange nachsprechen. Im Klassenzimmer mit Vorhängen und Teppich ist das ganz anders. Woran liegt das? Und warum klingt die dicke Saite einer Gitarre tiefer als die dünne? Das klärst du auf dieser Seite.
Was passiert, wenn Schall auf eine Wand trifft?
Schall breitet sich in der Luft aus. Trifft er auf eine Wand, passieren drei Dinge gleichzeitig:
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Ein Teil wird reflektiert: Er wird zurückgeworfen. In einer Höhle oder in einer Tiefgarage hörst du dann ein Echo.
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Ein Teil wird absorbiert („verschluckt“): Seine Energie bleibt im Material und wird dort in ein wenig Wärme umgewandelt.
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Ein Teil wird durchgelassen: Er kommt auf der anderen Seite der Wand an. Deshalb hörst du den Nachbarn nebenan, aber leiser.
Wie viel von jedem Anteil entsteht, hängt vom Material ab:
| Material | Verhalten | Beispiele |
|---|---|---|
| hart und glatt | Schallreflektor: wirft den Schall zurück | Fliesen, Beton, Glas |
| weich und porös | Schallschlucker: absorbiert den Schall | Vorhang, Teppich, Schaumstoff |
Schall trifft auf eine Wand. Ein Teil wird reflektiert, ein Teil absorbiert, ein Teil durchgelassen. a) Was bedeutet Reflexion von Schall? b) Wie nennt man das…
Schall trifft auf eine Wand. Ein Teil wird reflektiert, ein Teil absorbiert, ein Teil durchgelassen.
- a) Was bedeutet Reflexion von Schall?
- b) Wie nennt man das Zurückwerfen von Schall, das du in einer Höhle hörst?
Ordne zu: Schallschlucker oder Schallreflektor: Vorhang, Fliesenwand, Teppich, Betonwand.
Ordne zu: Schallschlucker oder Schallreflektor: Vorhang, Fliesenwand, Teppich, Betonwand.
Nachhall verringern und Lärm dämmen
In einer leeren Turnhalle hallt es, weil Wände, Boden und Decke hart sind. Der Schall wird viele Male reflektiert und erreicht dein Ohr noch, wenn der Ruf längst vorbei ist. Das nennt man Nachhall.
Etwas anderes ist die Schalldämmung: Hier soll möglichst wenig Schall durch ein Bauteil hindurchkommen, etwa durch die Wand zum Nachbarn oder durch das Fenster zur Straße.
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Schwere, dichte Materialien (Beton, Ziegel, dicke Betonwand) dämmen gut. Der Schall kann sie nur schwer in Schwingung versetzen.
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Doppelverglasung: Zwischen den zwei Scheiben ist Luft oder Gas. An jeder Grenzfläche wird ein Teil des Schalls reflektiert, und die zweite Scheibe wird nur schwach angeregt. So kommt viel weniger Schall durch.
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Auch Schallschutzwände an Autobahnen und Schienen halten Schall zurück. Ganz leise wird es dahinter aber nicht: Ein Teil des Schalls läuft über die Wand hinweg und um sie herum.
In einer Turnhalle hallt es stark. Die Schule will den Nachhall verringern. a) Erkläre, warum es in der leeren Halle hallt. b) Nenne zwei Maßnahmen zur Verringerung. c)…
In einer Turnhalle hallt es stark. Die Schule will den Nachhall verringern.
- a) Erkläre, warum es in der leeren Halle hallt.
- b) Nenne zwei Maßnahmen zur Verringerung.
- c) Erkläre, wie diese Maßnahmen wirken.
Eine Familie in Düsseldorf wohnt an einer lauten Straße und will den Lärm im Kinderzimmer verringern. a) Erkläre, wie Fenster mit Doppelverglasung Schall dämmen. b)…
Eine Familie in Düsseldorf wohnt an einer lauten Straße und will den Lärm im Kinderzimmer verringern.
- a) Erkläre, wie Fenster mit Doppelverglasung Schall dämmen.
- b) Warum sind schwere Materialien besser für Schalldämmung als leichte?
- c) Bewerte, ob Eierkartons an der Wand wirksam gegen Straßenlärm sind.
Lärm messen und das Gehör schützen
Mit einer Schallpegel-App im Smartphone kannst du den Schallpegel in Dezibel (dB) messen. Die App nutzt das Mikrofon des Handys als Empfänger.
| Situation | Schallpegel |
|---|---|
| Flüstern, leeres Klassenzimmer | etwa 30–35 dB |
| normales Gespräch | etwa 60 dB |
| Straßenverkehr | etwa 70–80 dB |
| Pause auf dem Flur, laute Kopfhörer | etwa 85 dB |
| Rockkonzert | etwa 110 dB |
| Schmerzgrenze | etwa 120–130 dB |
Ab etwa 85 dB kann das Gehör bei längerer Einwirkung geschädigt werden. Je lauter, desto kürzer darf der Schall einwirken. Gehörschäden heilen nicht wieder.
Mit einer Smartphone-App misst Mara den Schallpegel in $\text{dB}$: Klassenzimmer leer $35\ \text{dB}$, Pause auf dem Flur $85\ \text{dB}$, Rockkonzert $110\ \text{dB}$.…
Mit einer Smartphone-App misst Mara den Schallpegel in $\text{dB}$: Klassenzimmer leer $35\ \text{dB}$, Pause auf dem Flur $85\ \text{dB}$, Rockkonzert $110\ \text{dB}$.
- a) Ab welchem Pegel besteht bei längerer Einwirkung Gefahr für das Gehör?
- b) Welche der drei Situationen ist für das Gehör am gefährlichsten?
- c) Nenne zwei Schutzmaßnahmen.
Tonhöhe und Lautstärke bei Instrumenten
Jeder Ton entsteht durch eine Schwingung. Zwei Größen bestimmen, wie er klingt:
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Tonhöhe: hängt von der Frequenz ab, also von der Zahl der Schwingungen pro Sekunde (in Hertz, Hz). Viele Schwingungen pro Sekunde ergeben einen hohen Ton, wenige einen tiefen.
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Lautstärke: hängt von der Amplitude ab, also davon, wie weit die Schwingung ausschlägt. Große Amplitude ergibt einen lauten Ton, kleine einen leisen.
Bei Saiteninstrumenten (Gitarre, Geige, Klavier) ändert man die Tonhöhe so:
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kürzere Saite → höherer Ton (beim Greifen auf dem Griffbrett)
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dünnere Saite → höherer Ton (die dicke Saite schwingt langsamer und klingt tiefer)
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stärker gespannte Saite → höherer Ton (beim Stimmen)
Die Lautstärke änderst du, indem du die Saite stärker anzupfst: Die Amplitude wird größer, der Ton lauter. Die Tonhöhe bleibt dabei gleich.
Bei Blasinstrumenten (Flöte, Trompete) schwingt eine Luftsäule. Eine kürzere Luftsäule (mehr Löcher offen) ergibt einen höheren Ton. Kräftiger Blasen macht den Ton lauter.
Eine Gitarrensaite wird so gegriffen, dass der schwingende Teil der Saite kürzer wird, und dann angezupft. a) Wird der Ton höher oder tiefer? b) Was ändert sich an der…
Eine Gitarrensaite wird so gegriffen, dass der schwingende Teil der Saite kürzer wird, und dann angezupft.
- a) Wird der Ton höher oder tiefer?
- b) Was ändert sich an der Lautstärke, wenn man die Saite stärker anzupft?
Auf einer Gitarre erzeugen die dicke und die dünne Saite verschiedene Töne. a) Welche Saite erzeugt den tieferen Ton? b) Wie hängt die Tonhöhe von Länge und Spannung der…
Auf einer Gitarre erzeugen die dicke und die dünne Saite verschiedene Töne.
- a) Welche Saite erzeugt den tieferen Ton?
- b) Wie hängt die Tonhöhe von Länge und Spannung der Saite ab?
- c) Wie hängt die Lautstärke von der Amplitude ab?
Ein Oszilloskop-Bild (oder App-Darstellung) zeigt drei Schwingungen mit gleicher Zeitachse: Schwingung A hat doppelt so viele Perioden pro Zeit wie B, aber gleiche…
Ein Oszilloskop-Bild (oder App-Darstellung) zeigt drei Schwingungen mit gleicher Zeitachse: Schwingung A hat doppelt so viele Perioden pro Zeit wie B, aber gleiche Amplitude (Ausschlag); Schwingung C hat gleiche Periodenzahl wie B, aber doppelte Amplitude.
- a) Welche Schwingung klingt höher als B? Begründe.
- b) Welche klingt lauter als B? Begründe.
- c) Skizziere (beschreibe) das Bild eines sehr leisen, tiefen Tons.
Das Sender-Empfänger-Modell
Damit du einen Ton hörst, braucht es drei Dinge:
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einen Sender (Schallquelle): ein schwingender Körper, zum Beispiel ein Lautsprecher oder eine Gitarrensaite,
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ein Übertragungsmedium: Luft, Wasser oder ein fester Körper, in dem sich die Schwingung von Teilchen zu Teilchen weitergibt,
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einen Empfänger: dein Ohr (oder ein Mikrofon).
Im Vakuum gibt es keine Teilchen, die die Schwingung weitergeben könnten. Dort gibt es keinen Schall, auch wenn der Lautsprecher schwingt.
Hinter einer Schallschutzwand hörst du weniger, aber nicht nichts. Ein Teil des Schalls wird an der Wand reflektiert oder absorbiert, aber ein Teil läuft über die Oberkante hinweg und um die Wand herum zu dir.
Im Schallsender-Empfänger-Modell erzeugt ein Lautsprecher Schall, der über die Luft zum Ohr gelangt. a) Nenne Sender, Übertragungsmedium und Empfänger. b) Was geschieht…
Im Schallsender-Empfänger-Modell erzeugt ein Lautsprecher Schall, der über die Luft zum Ohr gelangt.
- a) Nenne Sender, Übertragungsmedium und Empfänger.
- b) Was geschieht im Vakuum? Begründe.
- c) Erkläre, warum man hinter einer Schallschutzwand weniger hört, aber nicht gar nichts.
Zurück zum Anfang: In der leeren Turnhalle hallt es, weil harte Wände den Schall immer wieder reflektieren. Die Gitarre klingt bei der dicken Saite tiefer, weil diese langsamer schwingt, also eine kleinere Frequenz hat.
Auf einen Blick
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Trifft Schall auf eine Wand, wird er reflektiert, absorbiert und durchgelassen.
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Harte, glatte Flächen sind Schallreflektoren (Echo, Nachhall). Weiche, poröse Stoffe sind Schallschlucker.
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Schalldämmung braucht Masse und Schichten, zum Beispiel Beton oder Doppelverglasung. Eierkartons helfen gegen Straßenlärm kaum.
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Ab etwa 85 dB droht bei längerer Einwirkung ein Gehörschaden. Schutz: Abstand, leiser stellen, Pausen, Gehörschutz.
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Tonhöhe hängt von der Frequenz ab, Lautstärke von der Amplitude. Kürzere, dünnere, straffere Saiten klingen höher.
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Schall braucht Sender, Medium und Empfänger. Im Vakuum gibt es keinen Schall.