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Schall aus der Flasche als Grundprinzip

Foto: Eine durch Blasen zum Schwingen gebrachte Luftsäule ist das elementarste Prinzip der Schallerzeugung. Jedes Kind kann das ausprobieren.Schall ist als eine mechanische Schwingung von Materie definiert, die im vom Menschen hörbaren Frequenzbereich liegt. Da die Wahrnehmung des Schalls, abgesehen von medizinischen Sonderfällen, immer über die Luft erfolgt, ist der “Schall aus der Flasche” gewissermaßen das elementarste Prinzip der Schallerzeugung: Das Blasen über die Flaschenöffnung erzeugt Druckschwankungen, die die Luftsäule in der Flasche zum Schwingen bringen. Diese Schwingungen breiten sich als Schallwellen über die Luft aus und werden so direkt wahrgenommen. Hinweise und Ideen:Bei den üblichen Festkörperschwingungsversuchen mit Gummiband etc. werden deren Schwingungen erst auf die Moleküle der Luft übertragen und sozusagen erst indirekt hörbar. Beim Flaschenversuch erfolgen Erzeugung und Ausbreitung im selben Medium. Da die Übertragung durch Luft für das menschliche Hören unverzichtbar ist, ist es didaktisch sinnvoll, auch mit der schwingenden Luft als Schallquelle zu beginnen. Erweiterungen des Versuches:- Ein Reagenzglas mit kleinen Styroporkügelchen füllen und dann über die Öffnung blasen. Die Schüler können dann beobachten, dass sich die Kügelchen bewegen.- Flasche mit Wasser füllen: Wie ändert sich der Ton bei verschieden hohen Füllständen?Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenAkustische Phänomene

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Hörbahn - am Hören beteiligte Hirnregionen

Grafik, beschriftet: Die “Hörbahn” beschreibt den Weg der Hörnervenimpulse in und durch das Hirn. Damit ist allerdings der Hörvorgang noch nicht abgeschlossen.Die Hörbahn ist die Nervenbahn für die Hörempfindung.Früher dachte man, dass die Sinne stärker lokalisiert wären. Heute weiß man, dass außer der Hörbahn noch viele Teile des Hirnes beteiligt sind, die auch von anderen Sinnen gemeinsam genutzt werden. Nur so sind über die bloße Mustererkennung hinaus die abstrakten Verstandesleistungen der menschlichen Intelligenz möglich. Einen komplexen Satz zu einem komplexen Sachverhalt verstehen, heißt schließlich mehr als die Summe der Wörter zu erkennen.Hinweise und Ideen:Weitere inhaltliche Informationen zu dieser Grafik gibt es als Sachinformation auf dem Medienportal der Siemens Stiftung.Unterrichtsbezug:Aufnahme und Verarbeitung von InformationenWahrnehmen, Erkennen, Handeln

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Schlüsselwörter

Diagramm Schall Sprache

Sprachen

Deutsch

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Brechung

Grafik, beschriftet:Das Wellenfrontmodell der Brechung an einer Grenzschicht macht die Ursache der Änderung der Ausbreitungsrichtung klar.Beim Übertritt von Wellen aus einem Medium in ein anderes ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle. Als Folge haben die Wellennormalen der einfallenden und der gebrochenen Wellen verschiedene Richtungen. Bei Lichtwellen ist die Änderung des Brechnungsindexes an der Grenzfläche die Ursache, bei Schallwellen die Änderung der Dichte. Die Grafik zeigt den Fall, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit beim Übergang vom ersten ins zweite Medium langsamer wird: Die Welle wird zum Lot der Grenzfläche hin gebrochen. Eine Erklärung dieses Verhaltens liefert das Huygen’sche Prinzip: Jeder Punkt einer Wellenfront ist Ausgangspunkt einer neuen Welle, einer sog. “Elementarwelle”. Die Einhüllende der Elementarwelle ergibt die neue Wellenfront. Hinweise und Ideen:Auch bei Schallwellen tritt Brechung an Grenzflächen auf (z. B. in der Atmosphäre beim Übergang von warmen in kalte Luftschichten).Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen

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Geräusch als aperiodisches Schallsignal

Grafik: Oszilloskop-Kurve eines Geräusches als Beispiel für ein aperiodisches Schallsignal.Als Geräusch bezeichnet man ein Schallereignis mit unregelmäßiger (= aperiodischer) Schwingungsform. Es setzt sich zusammen aus vielen einzelnen Schwingungen, deren Frequenzen nicht in ganzzahligen Verhältnissen zueinander stehen.Als Beispiele können das Rascheln von Papier oder der Straßenverkehrslärm angeführt werden.Hinweise und Ideen:Möglicher Querverweis: Untersuchung von aperiodischen Sprachsignalen mithilfe der Spektralanalyse.Weitere inhaltliche Informationen zu dieser Grafik gibt es als Sachinformation auf dem Medienportal der Siemens Stiftung.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und Wellen

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Schlüsselwörter

Schall

Sprachen

Deutsch

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Schallfeld und Schalldämpfung

Schemagrafik: Konzentrische Ausbreitung von Schallwellen. Eingezeichnet sind die Linien gleicher Lautstärke, die mit der Entfernung zur Quelle abnimmt.Warum hören wir immer weniger, je weiter wir von der Schallquelle entfernt sind?Schall breitet sich von seiner Quelle her kreisförmig aus, d. h. die Schallenergie breitet sich über ein zunehmend größeres Raumgebiet aus und der Schalldruck nimmt entsprechend ab. In einem freien Schallfeld nimmt er jedes Mal um rund 6 dB ab, wenn die Entfernung zur Quelle verdoppelt wird. Innerhalb eines Raumes gilt dieses Abstandsgesetz aber nur nahe der Schallquelle.Hinweise und Ideen:Geeignet, um zu erläutern, warum man immer weniger hört, je weiter man von der Schallquelle entfernt ist.Unterrichtsbezug:Schall/Akustik: KenngrößenSchwingungen und WellenKommunikation und Verständigung

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11-18

Schlüsselwörter

Diagramm Schall Welle (Physik)

Sprachen

Deutsch

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