Schall – Tonhöhe, Lautstärke und Schallgeschwindigkeit

Ob Musik, Stimme oder Straßenlärm: Schall entsteht immer, wenn etwas schwingt. Die Schwingung wird an die Luft weitergegeben und erreicht als Welle unser Ohr.

Wie Schall entsteht und sich ausbreitet

Jede Schallquelle schwingt: die Saite der Gitarre, die Membran des Lautsprechers, Deine Stimmbänder. Dabei stößt sie die Luftteilchen an, die ihre Bewegung an ihre Nachbarn weitergeben. Es entstehen abwechselnd Bereiche mit verdichteter und verdünnter Luft – eine Schallwelle. Die Teilchen schwingen dabei in Ausbreitungsrichtung hin und her (Längswelle).

Merke

Schall braucht einen Stoff (Schallträger), um sich auszubreiten: Luft, Wasser oder Festkörper. Im Vakuum gibt es keinen Schall – im Weltraum ist es still.

Tonhöhe und Frequenz

Wie hoch ein Ton klingt, hängt von der Frequenz ab: der Zahl der Schwingungen pro Sekunde, gemessen in Hertz (Hz). Je schneller die Quelle schwingt, desto höher der Ton. Der Kammerton a′ hat 440 Hz.

  • Menschen hören etwa 20 Hz bis 20 000 Hz; mit dem Alter sinkt die obere Grenze.
  • Darunter liegt Infraschall (Elefanten verständigen sich so), darüber Ultraschall (Fledermäuse, Ultraschalluntersuchung beim Arzt).
  • Eine kürzere, straffer gespannte oder dünnere Saite schwingt schneller und klingt höher.

Lautstärke und Amplitude

Wie laut ein Ton ist, hängt von der Amplitude ab, also davon, wie weit die Quelle ausschwingt. Mit einem Mikrofon und einem Oszilloskop kann man Schall als Kurve sichtbar machen:

hoch, leisegroße Frequenztief, lautgroße Amplitude
Viele Schwingungen auf gleicher Breite = hoher Ton. Große Ausschläge = lauter Ton.

Den Schallpegel gibt man in Dezibel (dB) an. Die Skala ist logarithmisch: +10 dB empfinden wir etwa als doppelt so laut.

GeräuschSchallpegel
Hörschwelle0 dB
Flüstern30 dB
Unterhaltung60 dB
Straßenverkehr80 dB
Kopfhörer laut, Disco100–110 dB
Schmerzgrenze, Düsenjet aus der Nähe≈ 130 dB

Achtung: Hörschäden

Ab etwa 85 dB über längere Zeit kann das Gehör dauerhaft geschädigt werden – ohne dass es wehtut. Gegen Lärm hilft: leiser drehen, Abstand halten, Gehörschutz tragen, Pausen machen.

Schallgeschwindigkeit und Echo

In Luft (20 °C) ist Schall etwa 343 m/s schnell – rund 1 km in 3 Sekunden. In Wasser sind es etwa 1480 m/s, in Stahl über 5000 m/s.

Beispiel: Wie weit ist das Gewitter?

Zwischen Blitz und Donner vergehen 6 s. Das Licht ist praktisch sofort da, der Schall braucht: s = 343 m/s · 6 s ≈ 2 km. Faustregel: Sekunden durch 3 teilen ergibt Kilometer.

Trifft Schall auf eine Wand, wird er reflektiert – man hört ein Echo. Echolote auf Schiffen und Fledermäuse messen so Entfernungen: Der Schall läuft hin und zurück, also gilt s = v · t / 2.

Teste Dich selbst

1. Warum hört man im Weltraum keinen Schall?
Lösung anzeigen

Richtig: Weil es keinen Schallträger gibt. Schall braucht Teilchen, die schwingen. Im Vakuum fehlen sie.

2. Ein Ton wird höher. Was hat sich geändert?
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Richtig: Die Frequenz wurde größer. Die Tonhöhe hängt von der Frequenz ab, die Lautstärke von der Amplitude.

3. Ein Echo kommt nach 2 s zurück. Wie weit ist die Felswand entfernt (343 m/s)?
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Richtig: 343 m. Der Schall legt in 2 s 686 m zurück – hin und zurück. Die Wand ist halb so weit weg: 343 m.

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