Schall

Ob das Plätschern der ins Wasser eintauchenden Ruder der Gondeln, die miteinander redenden Leute oder die in Venedig gurrenden Tauben (auch wenn auf Guardis Gemälde keine Vögel zu sehen sind) nehmen wir mit unseren Ohren als Schall war.

Schallwellen sind Dichteschwankungen in der Luft. Die einzelnen Luftteilchen (Moleküle) stoßen gegeneinander - auf diese Art und Weise pflanzt sich eine Störung fort. Ähnlich wie wenn ein Stein ins Wasser geworfen wird und Wellen erzeugt. Nur die Geschwindigkeit ist viel größer, im Fall von Luft ca. 330 m/s (Meter pro Sekunde). Schallwellen in Luft sind Longitudinalwellen, dass heißt die Schwingungen sind parallel zur Ausbreitungsrichtung. Das trifft nicht auf Festkörper und Flüssigkeiten zu, wo sich Schall auch transversal ausbreiten kann. Die Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten ist größer als in der Luft. In Festkörpern ist sie noch größer, so ist die Schallgeschwindigkeit in Beton in Longitudinalrichtung ca. 4700 m/s und in Transversalrichtung ca. 2300 m/s. Generell gilt: je größer die Kräfte zwischen den einzelnen Teilchen, desto größer ist die Schallgeschwindigkeit.

Wie andere Wellen werden auch Schallwellen reflektiert, gebeugt und gestreut. Ein paar interessante Effekte und technische Anwendungen in diesem Zusammenhang sind:

1.      Das Echo: Wenn wir gegen eine Wand in 330 Metern Entfernung etwas rufen, so hören wir den Reflektierten Schall zwei Sekunden später.

2.      Lärmschutzwände: die Schallwellen der Autos sollen abgelenkt bzw. absorbiert werden.

3.      Schallschutzfenster und Lärmisolierung

4.      Dolby Surround Systeme

5.      Micky Maus Stimme beim Helium einatmen: Helium ist leichter als Luft, d.h. es befinden sich bei gleichem Druck mehr Moleküle im gleichen Volumen. Es kommt zu mehr Stößen und die Schallgeschwindigkeit ist daher ca. dreimal so groß.

6.      Der Doppler Effekt: Von Christian Doppler zum ersten Mal korrekt beschrieben erklärt er, warum auf uns zufahrende Autos höher klingen als von uns wegfahrende. Das liegt nämlich daran, dass beim Herfahren mehr Schallwellen in gleicher Zeit bei uns einlangen und beim Wegfahren weniger. Daher der Frequenzsprung. Dass Schallwellen ein Ausbreitungsmedium, hier Luft, benötigen, ist dafür wesentlich.

Im Rahmen der Pflichtfächer der Technischen Physik wird nur auf die Grundlagen eingegangen. In Spezialvorlesungen kann mehr über Akustik und Schallschutz gelernt werden.

URL: Akustik-LVA: http://tuwis.tuwien.ac.at/zope/_ZopeId/41406746A2yiVGIRuWY/tpp/lv/lva_html?num=134177&sem=2007S 

URL: Schallschutz-LVA: http://tuwis.tuwien.ac.at/zope/_ZopeId/41406746A2yiVGIRuWY/tpp/lv/lva_html?num=206036&sem=2007S