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Siemens Stiftung

Schallabsorption

Grafik:Treffen Schallwellen auf ein Hindernis mit entsprechender Materialstruktur, werden sie absorbiert, d. h. die gesamte mechanische Energie des Schalls wird in Wärmeenergie umgewandelt.Zur Anwendung kommt dieses Phänomen in Schallschutz-Wänden. Eine hohe Absorption wird mit porigen Materialien erreicht. Durch Multireflexion und Streuung wird der Schallweg in diesen Materialien extrem verlängert. Der Schall “läuft sich tot”. Hinweise und Ideen:Bezug zur Alltagswelt der Schüler: Stille nach einem Schneefall.Kann gemeinsam mit den Schülern im Versuch nachgeprüft werden.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen

Medientypen

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Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Schall Welle (Physik)

Sprachen

Deutsch

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Siemens Stiftung

Schallbrechung

Schemagrafik:Schallbrechung in Luft mit unterschiedlichen Temperaturschichten (von warm nach kalt).Die Schallgeschwindigkeit in Luft hängt von der Dichte und damit auch von der Temperatur ab: bei hohen Temperaturen ist der Schall schneller als bei niedrigen. Beim Übergang von einer warmen in eine kältere Luftschicht nimmt die Schallgeschwindigkeit also ab. Mit der Geschwindigkeit ändert sich aber auch die Ausbreitungsrichtung. Man sagt, die Schallwelle wird “gebrochen”. Im beschriebenen Fall, also beim Übergang von warmer nach kalter Luftschicht, wird die Schallwelle nach oben hin gebrochen.Hinweise und Ideen:Wie verhält sich der Schall, wenn er von einer kälteren in eine wärmere Schicht dringt?Ist es richtig, dass man gegen den Wind schlechter hört als mit dem Wind?Letzteres kann gemeinsam mit den Schülerinnen und Schülern im Versuch nachgeprüft werden.Ein Vergleich mit der Brechung von Lichtstrahlen bietet sich an.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen

Anderer Ressourcentyp

Siemens Stiftung

Schwingung, Frequenz, Amplitude

Sachinformation:Kurzwiederholung der Grundbegriffe “Schwingung”, “Frequenz” und “Amplitude”.Eine Schwingung ist eine regelmäßig wiederkehrende Bewegung um einen Ruhepunkt mit der Amplitude als maximale Auslenkung vom Ruhepunkt und der Frequenz als Angabe, wie oft sich dieser Vorgang in einer Sekunde wiederholt. Hinweise und Ideen:Zur schnellen Information über wichtige Grundbegriffe zum Thema “Schwingung”, zur Wiederholung geeignet.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen


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Anderer Ressourcentyp

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Schallausbreitung an Hindernissen

Sachinformation: Verhalten von Schall beim Auftreffen auf ein Hindernis. Der Wellencharakter des Schalls wird verdeutlicht.Schallwellen breiten sich kreisförmig bzw. kugelförmig aus. Kann sich der Schall ungestört ausbreiten, spricht man von einem freien Schallfeld. Im täglichen Leben ist das Schallfeld aber meist durch Objekte gestört, durch Gegenstände, Wände oder Personen.Trifft der Schall auf ein Hindernis, gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie er sich verhält: Brechung, Reflexion, Bündelung, Streuung, Absorption und Beugung. Letztlich beruhen aber alle Effekte auf dem Wellencharakter des Schalls. Hinweise und Ideen:Diese Sachinformation eignet sich gut als Überblick über die wichtigsten Grundbegriffe zum Wellencharakter des Schalls. Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen


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Lernkontrolle

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Was ist eine Schwingung? (Testaufgaben)

Single-Choice-Test (interaktiv):Fünf Fragen rund um das Thema Schwingung.Gefragt wird, wovon Tonhöhe und Lautstärke eines Tons abhängen und was eine Schwingung, die Amplitude und die Frequenz sind. Jeweils eine Antwort aus dreien ist richtig.Hinweise und Ideen:Der Test kann auf zwei Arten durchgeführt werden. • Jede Antwort wird gleich geprüft. Bei falscher Antwort ist eine Wiederholung möglich.• Alle Antworten werden erst am Ende des Tests geprüft.

Medientypen

Lernkontrolle

Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Schall Welle (Physik)

Sprachen

Deutsch

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Audio

Siemens Stiftung

Prüfton als reinstes Schallsignal

Ton: Synthetisch mit dem Generator erzeugt, kann ein einfacher, monofrequenter Sinuston noch reiner sein als jeder Stimmgabelton.Synthetisch mit dem Generator erzeugt, kann ein einfacher, monofrequenter Sinuston noch reiner sein als jeder Stimmgabelton. Hinweise und Ideen:Tonbeispiel für die Verdeutlichung verschiedener Schallarten (oder auch zum Erraten).Weitere inhaltliche Informationen zu diesem Tonbeispiel gibt es als Sachinformation auf dem Medienportal der Siemens Stiftung.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenKommunikation und VerständigungSchwingungen und WellenAkustische Phänomene


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Schallstreuung

Grafik:Schallstreuung. Eine von mehreren Verhaltensweisen von Schallwellen, wenn sie auf ein Hindernis treffen.Unter Streuung versteht man eine Reflexion an kleinen Strukturen ohne ausgeprägte Vorzugsrichtung. Sie ist stark frequenzabhängig. Hinweise und Ideen:Kann gemeinsam mit den Schülern im Versuch nachgeprüft werden.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen

Medientypen

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Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Optik Schall Welle (Physik)

Sprachen

Deutsch

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Schallbeugung

Schemagrafik:Beugung ist eine typische Verhaltensweise von Schallwellen, wenn sie auf ein Hindernis treffen.Die Beugung von Schallwellen ist ein physikalischer Mechanismus, der für das Eindringen von Schallenergie in akustische Schatten sorgt. Das heißt der Schall ist auch in Bereichen hörbar, die vom direkten Schalleinfall abgeschattet sind, wie etwa hinter Hindernissen. Hinweise und Ideen:Die Beugung des Lichts lässt sich nachweisen, wenn ein paralleles Strahlenbündel einfarbigen Lichts auf einen engen Spalt gerichtet wird. Ein hinter dem Spalt aufgestellter Schirm gibt eine Beugungsfigur (helle und dunkle Streifen, die nach außen an Intensität verlieren).Beim Schall ist ein direkter Bezug zur Alltagswelt der Schüler noch besser möglich: Warum kann man die vor einem Gebäude verlaufende Straße hören, obwohl man dahinter steht?Weitere inhaltliche Informationen zu dieser Grafik gibt es als Sachinformation auf dem Medienportal der Siemens Stiftung.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen

Medientypen

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Lernalter

13-18

Schlüsselwörter

Diagramm Optik Schall Welle (Physik)

Sprachen

Deutsch

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Strahlungsenergie

Diagramm:Formeln für die Strahlungsenergie elektromagnetischer Wellen und das Planck'sche Strahlungsgesetz.Strahlungsenergie ist die Energie elektromagnetischer Wellen. Sie ist proportional zum Quadrat der Amplitude der elektrischen bzw. der magnetischen Feldstärke. Elektromagnetische Wellen hoher Frequenz und damit Energie haben Teilchencharakter. Die Energie dieser Teilchen ist proportional zur Frequenz bzw. umgekehrt proportional zu ihrer Wellenlänge. Der Proportionalitätsfaktor ist das Planck’sche Wirkungsquantum h. Dass Strahlungsenergie quantisiert sein muss, fand Max Planck bei der Untersuchung der Strahlung schwarzer Körper. Er formulierte ein Strahlungsgesetz, das aber erst durch Einsteins Postulat von den Lichtquanten erklärt werden konnte. Zahlenbeispiel für die Planck’sche Strahlungsformel:Die Sonne hat eine Oberflächentemperatur von 5.800 K, die damit verbundene Strahlungsleistung ist nach der Planck’schen Strahlungsformel 3,85 x 1023 kW. Davon trifft nur ein sehr kleiner Anteil auf die Erde (bei senkrechtem Strahlungseinfall 1,37 kW/m²).Hinweise und Ideen:Strahlungsenergie kann vielfach in andere Energieformen umgewandelt werden: Beim Röntgen wird die Strahlungsenergie in chemische Energie verwandelt (Schwärzung des Fotofilms), Licht wird in der Solarzelle in elektrische Energie umgewandelt, ebenso Funkwellen in einer Antenne. Die Energie von Mikrowellen kann man zur Erwärmung von Speisen verwenden.


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Anderer Ressourcentyp

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Elektrosmog (Linkliste)

Linkliste:Eine Sammlung ausgewählter Internetlinks als Ergänzung zur gleichnamigen Sachinformation.Hinweise und Ideen:Als Quelle für die Internetrecherche für die Lehrkraft und die Schülerinnen und Schüler gleichermaßen geeignet.