Grundlagen des Schalls: Wellen, Frequenz und Wahrnehmung

Grundlagen der Schallphysik

Oszillationen und Vibrationen

Die schwingende Bewegung eines Körpers wird als oszillierende Bewegung bezeichnet. Wenn die Schwingungen sehr schnell sind, spricht man von Vibrationen.

Wellenbewegung

Als Wellenbewegung wird die Ausbreitung einer oszillierenden Bewegung durch ein Medium bezeichnet.

Frequenz

Als Frequenz wird die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit bezeichnet. Die Frequenz wird in Hertz (Hz) gemessen.

Was ist Schall?

Klang ist eine Schwingung, die sich in Form von Wellen durch Materie ausbreitet. Aus diesem Grund kann sich Schall nicht im Vakuum ausbreiten.

Schallausbreitung in Medien

In homogenen Medien breiten sich Schallwellen mit konstanter Geschwindigkeit aus. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in der Luft beträgt 340 m/s.

Geschwindigkeit in verschiedenen Aggregatzuständen

Schall breitet sich in Feststoffen schneller aus als in Flüssigkeiten und in Flüssigkeiten schneller als in Gasen.

Qualitäten des Schalls

Die Qualitäten des Klanges sind:

• Intensität
• Tonhöhe
• Klangfarbe

Intensität

Die Intensität eines Klanges ist die Eigenschaft, die es uns ermöglicht, ihn als laut oder leise zu unterscheiden.

Tonhöhe

Die Tonhöhe eines Klanges ermöglicht es uns, ihn als hoch oder tief zu identifizieren.

Klangfarbe

Die Klangfarbe ist die Qualität, die es uns ermöglicht, zwei Klänge gleicher Tonhöhe und Intensität zu unterscheiden.

Hörbereich des Menschen

Das normale menschliche Ohr nimmt Töne mit Frequenzen zwischen 20 Hz und 20.000 Hz wahr.

Ultraschall und Infraschall

Töne mit Frequenzen über 20.000 Hz werden als Ultraschall bezeichnet, und solche mit Frequenzen unter 20 Hz als Infraschall.

Anwendungen von Ultraschall

Ultraschall hat viele praktische Anwendungen, unter anderem in der Medizin, zur Erkundung von Unterwasserstrukturen und zur Sterilisierung von Lebensmitteln.

Echo und Nachhall

Ein Echo tritt auf, wenn ein Schall auf einer Oberfläche reflektiert wird und zu uns zurückkehrt, sodass wir ihn von anderen Geräuschen unterscheiden können. Wenn keine Unterscheidung möglich ist, spricht man von Nachhall.

Wie wir hören: Der Hörvorgang

Schallwellen gelangen in den Gehörgang unseres Ohres und lassen das Trommelfell vibrieren. Diese Schwingung wird durch die Gehörknöchelchen in das Innenohr übertragen. In der Schnecke werden die Schwingungen in Nervenimpulse umgewandelt, die über den Hörnerv an das Gehirn weitergeleitet werden, wodurch die Empfindung des Klangs entsteht.

Lärm als Umweltproblem

Lärm oder unerwünschter Schall entsteht in der Regel in großen Städten durch Straßenverkehr und die Vermischung menschlicher Aktivitäten und stellt ein wichtiges Umweltproblem dar.