Schall
Wenn du den Begriff „Schall“ hörst, weißt du sicherlich wovon die Rede ist. Hier erfährst du nun auch, was Schall eigentlich ist und wie du die Welt um dich herum mit deinen Ohren wahrnimmst.
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Inhaltsübersicht
Schall einfach erklärt
Beim Schall handelt es sich um eine Welle. Diese Schallwellen erreichen dein Ohr und lassen dich Klänge und Geräusche über dein Ohr-Gehirn-System wahrnehmen. Generell gibt es zwei Unterscheidungen: den Nutzschall und den Störschall. Der Nutzschall umfasst Musik oder Stimmen bei einer Konversation. Störschall umfasst Baustellenlärm oder Verkehrslärm.
In der Physik ist Schall eine Vibration. Diese Vibration breitet sich als mechanische Welle (auch akustische Welle) in einem Medium aus. Solch ein Medium ist zum Beispiel die Luft. Du hast aber bestimmt auch schon unter Wasser oder durch Wände Geräusche wahrgenommen. Bei Schallwellen in der Luft handelt es sich um Schwankung im Druck und der Dichte.
Was ist Schall?
Schall ist eine Anregung. Das bedeutet, dass ein Ereignis, wie das Aussprechen von Worten, die Luft zum vibrieren bringt. Diese Anregung breitet sich dann als Wellenbewegung aus. Neben der Luft können aber auch andere elastische Medien wie Wasser, angeregt werden.
Schall ist eine mechanische Welle, welche sich durch Veränderungen des Luftdrucks und der Luftdichte im Raum ausbreitet.
Wie schnell ist der Schall?
Die Schallgeschwindigkeit ist maßgeblich abhängig vom Medium, dessen Temperatur und Druck. In trockener Luft von 20 °C beträgt die Schallgeschwindigkeit 1236 km/h (343,2 m/s Meter pro Sekunde). Die nachfolgende Tabelle gibt dir ein paar Referenzwerte der Geschwindigkeit von Schall in verschiedenen Medien.
| Medium | Geschwindigkeit in m/s |
| Luft | 343 |
| Wasserdampf (bei 100 °C) | 477 |
| Wasser | 1484 |
| Wasser (bei 0 °C) | 1407 |
| Meerwasser | 1500 |
Wie schnell der Schall sich in verschiedenen Stoffen ausbreitet erklären wir dir in unserem Beitrag zur Schallgeschwindigkeit . Dabei spielen die Eigenschaften von Festkörpern, Flüssigkeiten oder Gasen eine wichtige Rolle.
Schall Eigenschaften
Da Schall eine mechanische Welle ist, hat er entsprechend auch die Eigenschaften einer Welle wie Frequenz und Intensität. Das Medium, durch welches er übertragen wird gibt diesem jedoch auch eigene Eigenschaften mit auf den Weg.
Hier gehen wir auf die generellen Eigenschaften von Schall in Luft ein. Diese sind in der Regel auch übertragbar auf andere Gase und Flüssigkeiten. Wellen in Luft oder anderen Gasen bezeichnet man auch als longitudinale Wellen. Diese schwingen in Richtung der Ausbreitungsrichtung der Welle. Dem gegenüber stehen die transversalen Wellen, welche zum Beispiel in einigen Feststoffen entstehen. Deren Schwingung steht senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.
Wie entsteht Schall?
Schall wird von Schallquellen erzeugt. Eine Schallquelle ist alles, das zu einer Vibration der Luft führt. Eine solche Schallquelle kann zum Beispiel ein Tamburin sein. Schlägst du auf das Tamburin so verformst du dessen Oberfläche. Diese hat Spannung und beschleunigt wieder zurück in seine Ausgangsposition. Die Luftpartikel werden dadurch beschleunigt, was zu einer Druck- und Dichteänderung führt. Da der gesamte Raum um das Tamburin mit Luft gefüllt ist, pflanzt sich diese Bewegung der Luftatome fort. Die so entstehende mechanische Welle erreicht einen Schallempfänger, zum Beispiel dein Gehör. Diese mechanische Welle ist eine Schallwelle.
Wie breitet sich Schall aus?
Schall breitet sich, wie beim Beispiel des Tamburins bereits angedeutet, durch Veränderungen des Drucks und der Dichte aus. Der Schlag komprimiert an einer Stelle die Luft. Das erhöht somit den Druck in diesem Bereich. Die Dichte vergrößert sich genau an der Stelle, verringert sich aber drum herum. Da aber keine Wände die komprimierte Luft zusammenhalten, drücken sich die zusammegeschobenen Teilchen wieder auseinander. Dabei stoßen sie benachbarte Luftatome an, welche den Platz der komprimierten Luftatome eingenommen haben und drücken diese somit wieder an einem anderen Ort zusammen. Das ist eine Verschiebung des Luftdrucks und wird als Welle bezeichnet. Diese pflanzt sich dann bis zum Empfänger fort.
Frequenz und Schallwellen
Wie jede Welle, haben auch Schallwellen eine Frequenz. Mit dieser teilst du das Schallspektrum in verschieden Kategorien ein.
- Infraschall: Das ist Schall niedriger Frequenz, welcher für das menschliche Gehör nicht mehr wahrnehmbar ist. < 16 Hz (Hertz)
- Hörschall: Das ist der von Menschen wahrnehmbare Schall. Reicht von 16 Hz bis 20 kHz (Kilohertz)
- Ultraschall: Das ist Schall hoher Frequenz, welcher für das menschliche Gehör nicht mehr wahrnehmbar ist. Reicht von 20 kHz bis 1,6 GHz (Gigahertz)
- Hyperschall: Das sind Schallwellen, welche nur noch bedingt ausbreitungsfähig sind. > 1 GHz
Verschiedene Arten von Schall
Wie du am Anfang erfahren hast, teilst du den Schall in Nutz- und Störschall ein. Diese Einteilung verfeinerst du, indem du zusätzlich noch Ton, Klang, Geräusch und Knall als Kategorien einführst.
Beim Ton handelt es sich um eine Sinusschwingung, also einem sinusförmigen Signal. Stößt du zum Beispiel eine Stimmgabel an, erhältst du einen einzelnen, harmonischen Ton.
Ein Klang erzeugt ein periodisches, jedoch nicht sinusförmiges Signal. Spielst du ein Lied auf der Gitarre, erzeugst du einen solchen Klang.
Ein Geräusch ist ein nicht periodisches und auch nicht sinusförmiges Signal. Geräusche werden zum Beispiel durch Maschinen und Fahrzeuge erzeugt.
Beim Knall entsteht ein starkes Amplitudenmaximum, welches anschließend schnell wieder abklingt. Schießt du einen Feuerwerkskörper in die Luft oder feuerst eine Schreckschusspistole ab, hörst du einen solchen Knall.
Schallintensität und Schallpegel
Umgangssprachlich versteht man unter Schallpegel auch die Lautstärke. Dieser bezeichnet die Stärke des Schalls an einem bestimmten Ort. Das ist physikalisch als Schalldruck messbar. Von der Quelle ausgehen nimmt der Schallpegel in der Regel logarithmisch ab. Zur Bezeichnung in mathematischen Formeln verwendest du die Einheit Dezibel (dB).
Die Schallintensität bezeichnet die Schallleistung, welche durch eine durchschallte Fläche tritt. Diese berechnest du, indem du misst wie viel Schall durch kleinste Abschnitte dieser Fläche treten und über deren Gesamtheit integrierst.