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:
Den Schallpegel gibt man in Dezibel (dB) an. Die Skala ist logarithmisch: +10 dB empfinden wir etwa als doppelt so laut.
| Geräusch | Schallpegel |
|---|---|
| Hörschwelle | 0 dB |
| Flüstern | 30 dB |
| Unterhaltung | 60 dB |
| Straßenverkehr | 80 dB |
| Kopfhörer laut, Disco | 100–110 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.
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