Check-up-Lösungen: Schall und akustische Wahrnehmung – Cornelsen

Aufgabe 1

Möglichkeiten zur Schallerzeugung:

Anzupfen einer Gitarrensaite
Anschlagen einer Stimmgabel
Schlagen einer Trommel
Anschlagen eines Kochtopfdeckels
Anschlagen einer Porzellanschüssel
Anschlagen einer Flasche oder eines Glases
Anblasen einer Trillerpfeife
Betätigen einer Fahrradklingel
…

In allen Fällen muss ein Teil des Gegenstands schnell schwingen, damit ein hörbarer Ton entsteht.

Aufgabe 2

Der Kopf eines Ultraschallgeräts sendet Schall im Ultraschallbereich aus. Der Schall durchläuft verschiedene Schichten des Körpers.
An der Grenzfläche zwischen zwei Gewebearten wird ein Teil des Ultraschalls als Echo zum Mikrofon reflektiert. Ein Computer errechnet aus der Zeit, die das Signal für Hin- und Rücklauf benötigt, die Entfernung der jeweiligen Schichten. Daraus wird auf dem Monitor eines Computers ein Bild erzeugt.

Aufgabe 3

a) Licht breitet sich mit einer viel größeren Geschwindigkeit aus als Schall. Darum sieht man den Schein des Feuerwerks zuerst und hört erst mit einiger Verzögerung den Knall.

b) Gegeben:

Entfernung \(s = 200 \, \text{m} \)
Schallgeschwindigkeit \(v = 340 \, \frac {\text{m}} {\text{s}} \)

Gesucht:

Zeit \(t \)

Berechnung:

\(v = \frac {s}{t} \Rightarrow t = \frac {s}{v}\)

\(t = \frac {200 \, \text{m}}{340 \, \frac{\text{m}}{\text{s}}} = 0,59 \, \text{s}\)

Ergebnis:

Man hört den Knall nach \(0,59 \, \text{s}\).

Aufgabe 4

Ohrmuschel und Gehörgang bilden ein System, das den Schall sammelt und bündelt. Wenn Oma Edith die Hand hinter das Ohr legt, wird im System mehr Schall gesammelt: Der Schallpegel wird größer.

Aufgabe 5

Das Klavier erzeugt Schall, d. h. Schwingungen, die sich über den Boden und die Wände des Gebäudes ausbreiten. Diese Schwingungen werden von Festkörpern, z. B. den Wohnungsdecken und Wänden, gut weitergeleitet. In deiner Wohnung versetzen die Schwingungen dann wieder die Luft in Bewegung, sodass du den Schall hörst.

Die Ausbreitung des Schalls erfolgt in Festkörpern besonders gut, da hier nach dem Teilchenmodell die Teilchen dicht gepackt sind, sodass sich die Schwingungen schnell übertragen können. In Gasen wie Luft sind die Teilchen weniger dicht gepackt. Die Ausbreitung des Schalls erfolgt daher langsamer.

Aufgabe 6

Amplitude:

Die Amplitude beschreibt die Stärke der Auslenkung bei einer Schwingung. Je größer die Amplitude ist, desto lauter ist der erzeugte Ton.

Frequenz:

Die Frequenz beschreibt die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit. Je größer die Frequenz ist, desto höher ist der erzeugte Ton.

Aufgabe 7

a)

b)

c)

Aufgabe 8

a) ① Ton

② Ton

③ Klang

④ Geräusch

b) Im 1. Schwingungsbild nimmt die Auslenkung (Amplitude) zuerst zu, dann wieder ab und wieder zu (und dann vermutlich wieder ab). Die Frequenz bleibt gleich. Die Tonhöhe bleibt also gleich, während die Lautstärke an- und wieder abschwillt.
Im 2. Schwingungsbild nimmt die Frequenz immer weiter zu, aber die Auslenkung (Amplitude) bleibt gleich. Die Lautstärke bleibt also gleich, während der Ton immer höher wird.

Aufgabe 9

a) Sind Personen einem Schallpegel von 80 dB ausgesetzt, wird der Lärm als lästig empfunden und führt langfristig zu psychischen (Reizbarkeit, Stress …) und physischen (Gehörschädigung) Störungen.

b) Schutzmaßnahmen könnten z. B. Schallschutzfenster und Schallschutztüren im Schulgebäude, schalldämpfende Materialien an Wänden und Decken oder Schallschutzwände an der Straße sein.

c) Die Dezibelskala ist nicht linear. Näherungsweise entspricht eine Verringerung um 10 dB einer Halbierung der wahrgenommenen Lautstärke. Wenn ein Schallschutzfenster den Verkehrslärm um 40 dB vermindert, bedeutet das also eine Reduzierung auf etwa 1/16 der ursprünglichen Lautstärke.

Wird der Verkehrslärm von 80 dB um 40 dB reduziert, bleibt nur noch ein Pegel von 40 dB übrig – das entspricht etwa der Lautstärke eines Gesprächs. Das Schallschutzfenster sorgt somit für eine spürbare Ruhe in den Schulräumen.