Schall: Schwingungen unterwegs

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Lernziele

Schall ist eine Schwingung, die sich als Welle durch ein Medium ausbreitet.
Schall breitet sich in Flüssigkeiten und festen Stoffen schneller aus als in Luft und im Vakuum gar nicht.
Die Tonhöhe hängt mit der Frequenz (Hz) zusammen; die Lautstärke misst man in Dezibel.
In einer einfachen Untersuchung Tests durchführen und vergleichen.

Stundenverlauf

Zeit	Aktivität
5 Min.	Ein Lineal an der Tischkante zupfen. Was schwingt? Was hören wir?
10 Min.	Den Text lesen.
20 Min.	Schnurtelefone zu zweit, dabei die Tabelle ausfüllen.
5 Min.	Ergebnisse vergleichen: Wann war der Schall am deutlichsten?
5 Min.	Quiz oder das Spiel „Kommt der Schall durch?“.

Material für den Versuch

Zwei Papp- oder Plastikbecher
Etwa 5–10 m Schnur
Ein spitzer Bleistift (für die Löcher, zusammen mit einem Erwachsenen)
Zwei Büroklammern

Sicherheit: Lass einen Erwachsenen die Löcher machen. Zieh die Schnur nicht in der Nähe von Gesichtern, und schrei nie in den Becher, wenn jemand zuhört.

Häufige Fehlvorstellungen

Schülerinnen und Schüler denken vielleicht…	Tatsächlich…
Schall breitet sich in Luft am schnellsten aus.	Am schnellsten ist er in festen Stoffen wie Stahl, dann in Flüssigkeiten, dann in Gasen.
Im Weltraum gibt es Geräusche; in Filmen knallen Explosionen.	Der Weltraum ist fast ein Vakuum, darum kann sich Schall dort nicht ausbreiten.
Tonhöhe und Lautstärke sind dasselbe.	Die Tonhöhe hängt von der Frequenz ab; die Lautstärke davon, wie stark die Schwingungen sind (Dezibel).

Lösungen zum Arbeitsblatt

Das Fell der Trommel schwingt, erzeugt in der Luft Verdichtungen und Verdünnungen, die Welle wandert zum Ohr und bringt das Trommelfell zum Schwingen.
Luft (343 m/s), Wasser (1480 m/s), Stahl (5960 m/s).
Der Weltraum ist fast ein Vakuum, also gibt es zwischen ihren Helmen keine Luft, die den Schall weiterleitet.
Der Schall wurde schwächer oder verschwand: Eine lockere Schnur kann die Schwingungen nicht weitergeben.

Lösungen zum Quiz

Was trägt eine Schallwelle von einer Gitarre zu deinem Ohr? Luft, die zusammengeschoben und auseinandergezogen wird. Verdichtungen und Verdünnungen der Luft wandern nach außen.[1]
Worin breitet sich Schall am schnellsten aus? Stahl. Luft 343 m/s, Wasser 1480 m/s, Stahl 5960 m/s.[2]
Warum ist es im Weltraum still? Er ist fast ein Vakuum, also kann nichts die Schwingungen weitergeben. Schall braucht ein Medium: ein Gas, eine Flüssigkeit oder einen festen Stoff.[5]
Ein höherer Ton hat… eine höhere Frequenz. Die Tonhöhe hängt von der Frequenz ab, gemessen in Hertz.[2]
Wie laut ist normales Sprechen ungefähr? 60 dB. Flüstern hat etwa 20 dB, normales Sprechen etwa 60 dB.[3]
Warum funktionierte das Schnurtelefon nicht mehr, als die Schnur locker war? Die lockere Schnur konnte die Schwingungen nicht weiterleiten. Eine straffe Schnur gibt die Schwingungen weiter.[1]

Weiterführend

Leg dein Ohr an ein Ende eines langen Tisches, während jemand vorsichtig auf das andere Ende klopft. Ist es durch den Tisch oder durch die Luft lauter? Warum?

Quellen dieser Lektion

[1] College Physics 2e, 17.1 Sound (OpenStax, Rice University): Zuverlässigkeit Hoch
[2] College Physics 2e, 17.2 Speed of Sound, Frequency, and Wavelength (OpenStax, Rice University): Zuverlässigkeit Hoch
[3] College Physics 2e AP, 17.3 Sound Intensity and Sound Level (OpenStax, Rice University): Zuverlässigkeit Hoch
[4] The Sound So Loud That It Circled the Earth Four Times (Nautilus (science magazine)): Zuverlässigkeit Eher hoch
[5] Data Sonifications (NASA Science): Zuverlässigkeit Hoch

Vollständige Liste mit Links und einer Einschätzung der Zuverlässigkeit jeder Quelle: echoesof.science/school/de/sound/sources/

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