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Schall ist eine longitudinale Druckwelle: eine Störung der Materie, die sich von ihrer Quelle aus nach außen ausbreitet und aus Verdichtungen und Verdünnungen besteht. Wie jede Welle gehorcht sie v = f·λ, wobei v die Ausbreitungsgeschwindigkeit, f die Frequenz und λ die Wellenlänge ist. Der Hörbereich des Menschen reicht ungefähr von 20 Hz bis 20.000 Hz.

In Luft hängt die Schallgeschwindigkeit von der Temperatur ab: v = 331 m/s × √(T / 273 K), mit T in Kelvin. Bei 20 °C (293 K) ergibt das etwa 343 m/s. In Süßwasser breitet sich Schall mit etwa 1480 m/s aus, in Stahl mit etwa 5960 m/s.

Schall braucht ein Medium. Der Weltraum ist größtenteils praktisch ein Vakuum, darum können sich Schallwellen dort nicht ausbreiten. Das heiße Gas in Galaxienhaufen ist allerdings dicht genug, um Druckwellen sehr niedriger Frequenz weiterzuleiten.

Versuch: Die Schallgeschwindigkeit mit einem Echo messen

1. Stell dich mindestens 50 m von der Wand entfernt auf. Miss den Abstand d zur Wand.
2. Schlag die Klötze einmal zusammen und horche auf das Echo.
3. Klatsche jetzt gleichmäßig, sodass jeder Schlag genau dann erfolgt, wenn du das Echo des vorigen hörst. Übe den Rhythmus.
4. Eine Partnerin oder ein Partner stoppt 20 Schläge (beim ersten mit „null“ zu zählen beginnen). Dreimal wiederholen.
5. Zwischen zwei Schlägen läuft der Schall zur Wand und zurück, also die Strecke 2d. Zeit pro Schlag t = (Gesamtzeit) ÷ 20.
6. Berechne v = 2d / t. Vergleiche mit 331 × √(T/273) für die heutige Lufttemperatur.

Durchgang	Abstand d (m)	Zeit für 20 Schläge (s)	t pro Schlag (s)	v = 2d/t (m/s)
1
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Fragen

1. Schreibe die Wellengleichung auf und berechne die Wellenlänge eines Tons von 20 Hz und eines Tons von 20.000 Hz in Luft bei 20 °C.

2. Berechne die Schallgeschwindigkeit in Luft bei 35 °C.

3. Ein Geräusch steigt von 60 dB auf 80 dB. Um welchen Faktor hat die Intensität zugenommen?

4. Dein Echo-Ergebnis: v = ____ m/s. Nenne zwei Fehlerquellen und wie du sie verringert hast.

Quellen zu jeder Angabe auf diesem Blatt: echoesof.science/school/de/sound/sources/

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