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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

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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

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

Siemens Stiftung

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

Siemens Stiftung

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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Bild

Siemens Stiftung

Wellen im Wasser

Foto: Geht es um eine erste Vorstellung, eignet sich die Ausbreitung von Wasserwellen gut, um sich dem Verständnis der Schallwellen anzunähern.Nachdem ein Stein ins Wasser geworfen wurde, breiten sich von der Einwurfstelle konzentrische Kreise aus. Ähnlich ist es mit den Schallwellen, die sich von einer Schallquelle wegbewegen.Hinweise und Ideen:Das bekannte Bild kann für die Schülerinnen und Schüler eine Hilfe sein, sich die Ausbreitung der Schallwellen modellhaft vorzustellen. (Streng genommen unterscheiden sich Wasserwelle und Schallwelle allerdings in Bezug auf die Schwingungsrichtung - transversal bzw. longitudinal!) Unterrichtsbezug:Akustische PhänomeneSchwingungen und Wellen

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Siemens Stiftung

Ultraschall zur Materialuntersuchung - Prinzip

Grafik, beschriftet: Aus den Laufzeitunterschieden der mit Oszilloskop-Kurven erfassten Echos lassen sich Schichtdicken, Fehler und Konsistenz ermitteln.Im Maschinenbau ist die Kontrolle der Qualität von Werkstoffen eine wichtige Aufgabe. Eine kostengünstige Möglichkeit der Werkstoffprüfung, bei der das zu prüfende Material nicht zerstört wird, basiert auf der Reflexion von Schall an Grenzflächen.Hinweise und Ideen:Diese Aufgaben eignen sich gut dafür zu zeigen, wie Verhalten von Schall in der Praxis genutzt wird.Die Recherche im Internet unterstützt zudem das explorative Lernen.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen

Medientypen

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Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Elektroakustik Schall Welle (Physik)

Sprachen

Deutsch

Primärmaterial/Quelle

Siemens Stiftung

Ohr, Hören und Schwerhörigkeit: Ultraschall zur Materialuntersuchung

Webressource (en):
Umfassende Darstellung der Ultraschalluntersuchung von Werkstoffen in Theorie und Praxis.

Im Maschinenbau ist die Kontrolle der Qualität von Werkstoffen eine wichtige Aufgabe.
Eine kostengünstige Möglichkeit der Werkstoffprüfung, bei der das zu prüfende Material nicht zerstört wird, basiert auf der Reflexion von Schall an Grenzflächen.

Hinweise und Ideen:
Diese Aufgaben eignen sich gut dafür zu zeigen, wie Verhalten von Schall in der Praxis genutzt wird.
Die Recherche im Internet unterstützt zudem das explorative Lernen.

Unterrichtsbezug:
Schall/Akustik: Kenngrößen
Schwingungen und Wellen

Anderer Ressourcentyp

Siemens Stiftung

Welche Schallarten gibt es?

Grafik, interaktiv:Die wichtigsten Eigenschaften von Schall und Schallarten können interaktiv mit den Schülerinnen und Schülern erarbeitet werden. Zu vier Schallarten (Ton, Klang, Geräusch und Knall) ist die Schwingungsart des Schallerzeugersgenannt. Die Eigenschaften der verschiedenen Schallarten werden veranschaulicht mit Bild-, Ton- und Filmmaterial.

Medientypen

Anderer Ressourcentyp

Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Schall Welle (Physik)

Sprachen

Deutsch

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