FRAGENKATALOG GRUNDLAGEN DES SCHALLS

1. FRAGENKATALOG GRUNDLAGEN DES SCHALLS Ing. G. Kulle

2. Was wird im physikalischen Sinn unter Schall verstanden? Schall ist eine periodische Druckschwankung, die sich in einem elastischen Medium (z.B. Luft, Wasser, Festkörper, etc.) ausbreitet. Schall besteht seiner physikalischen Natur nach aus mechanischen Schwingungen elastischer Medien. Ing. G. Kulle

3. Was ist eine harmonische Schwingung? Lässt sich die Zeitabhängigkeit eines Vorganges durch eine Sinusfunktion beschreiben, so heißt dieser Vorgang Sinusschwingung oder "einfache Schwingung". Eine derartige Sinusschwingung wird auch harmonische Schwingung genannt, in der Akustik heißt sie reiner Ton. Ing. G. Kulle

4. Was wird unter der Frequenz verstanden? Welche Eigenschaft wird durch sie beim Schall beschrieben? Mit der Frequenz f wird die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde bezeichnet, stellt also eine Wiederholungshäufigkeit dar. Sie bestimmt die Tonhöhe. (Einheit: das Hertz: 1 Hz = 1/s). Ing. G. Kulle

5. Erkläre den Begriff der Wellenlänge und der Periodendauer. Eine Wellenlänge l ist eine Strecke, die eine Schallwelle während einer Schwingung zurücklegt. Der Frequenzumfang des hörbaren Schalls beträgt etwa 16 Hz bis 20 kHz. Der entsprechende Wellenlängenbereich umfasst 20m bis 2 cm. Die Zeitdauer eines vollständigen Bewegungszyklus, nach der wieder der gleiche Bewegungszustand erreicht wird, nennt man Periode T. Ing. G. Kulle

6. Was bedeutet der Begriff Amplitude? Welche Eigenschaft des Schalls wird durch die Größe der Amplitude beschrieben? Als Amplitude a wird die (maximale) Auslenkung bzw. Schwingungsweite aus der Ruhelage (Nulldurchgang) bezeichnet. Die Amplitude stellt somit den größten Abstand eines Schwingenden Punktes von seiner Gleichgewichtslage dar. Die Amplitude bestimmt den Schalldruck bzw. die Lautstärke. Ing. G. Kulle

7. Was ist eine Hörfläche? Welche Faktoren bestimmen die Hörfläche? Die untere Schallpegelgrenze bezeichnet man als HÖRSCHWELLE und die obere Schallpegelgrenze als Schmerzempfindungs- oder SCHMERZGRENZE. Das Gebiet zwischen beiden Schwellen nennt man die HÖRFLÄCHE. Die Hörfläche wird durch hörbare Schallpegel und Frequenzen bestimmt Ing. G. Kulle

8. Was wird unter der Hörschwelle bzw. Schmerzgrenze verstanden? Die untere Schallpegelgrenze bezeichnet man als HÖRSCHWELLE und die obere Schallpegelgrenze als Schmerzempfindungs- oder SCHMERZGRENZE. Schall kann erst ab dem Erreichen der Hörschwelle wahrgenommen werden. Wird die Schmerzschwelle erreicht wird aus dem Hör- ein Schmerzempfinden. Beide Schwellen sind vom Schalldruck bzw. Schallpegel abhängig. Ing. G. Kulle

9. Welche Schwingungseigenschaften besitzt ein hoher bzw. tiefer Ton? Für die Tonhöhe gilt: Niedrige Frequenzen f erzeugen tiefe Töne, hohe Frequenzen f erzeugen hohe Töne. Ein tiefer Ton besitzt ein große Wellenlänge l, ein hoher Ton ein kleine Wellenlänge l. Ing. G. Kulle

10. Welche Schwingungseigenschaften besitzt ein lauter bzw. leiser Ton? Für einen Ton mit bestimmter Frequenz gilt: Der leise Ton hat eine kleine Amplitude a, der laute Ton hat eine große Amplitude a. Ing. G. Kulle

11. Werden zwei Töne mit gleichem Schalldruck (Amplitude) immer gleich laut wahrgenommen? Warum? Genaugenommen beschreibt die Amplitude a den Schalldruck p und nicht das Lautstärkeempfinden!!! Das bedeutet, dass zwei Töne mit unterschiedlicher Frequenz f aber gleichem Schalldruck p vom Menschen unterschiedlich laut wahrgenommen werden. Diese Wahrnehmung ist auf die frequenzabhängige Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs zurückzuführen. Ing. G. Kulle

12. Gib einen Richtwert für die Schallgeschwindigkeit c an. Wie verhält sich die Schallgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Temperaturen? Die Ausbreitungsgeschwindigkeit c einer Schallwelle bei 20°C beträgt in der Luft ca. 343m/s (etwa 1235km/h), hängt jedoch von der Lufttemperatur ab. Sie nimmt mit der Temperatur T zu. Ing. G. Kulle

13. Erkläre den Unterschied zwischen einem Klang und einem Geräusch. Klänge sind zusammengestetzt-periodische Schwingungen mit harmonischen Teilverhältnissen zwischen den Teilfrequenzen. (Grundton mit einer vollständigen Reihe von Teiltönen, die ein Vielfaches der Grundfrequenz darstellen. Geräusche sind nichtperiodische Schwingungen. (Zwischen den Teilschwingungen besteht kein gesetzmäßiger Zusammenhang, Frequenz, Amplitude und Phase schwanken). Ing. G. Kulle

14. Was wird unter Ultraschall bzw. Infraschall verstanden? Der nicht hörbare Schallbereich unter 16 Schwingungen pro Sekunde wird als INFRASCHALL bezeichnet. Der nichthörbare Schallbereich über 20.000 Schwingungen pro Sekunde wird als ULTRASCHALL bezeichnet. Ing. G. Kulle

15. Was ist Hörschall? Wenn das menschliche Ohr Schwingungen (Wellen) wahrnehmen kann, handelt es sich um HÖRSCHALL. Bei geeignetem Schalldruck liegt der Hörschall zwischen 16 und 20.000 Schwingungen pro Sekunde (Frequenzbereich 16Hz bis 20kHz) Ing. G. Kulle

16. Was wird unter einer Längswelle verstanden? Für welche Schallform ist die Längswelle typisch? Erfolgt die Schwingungsbewegung entlang der Ausbreitungsrichtung der Welle, so bezeichnet man diese als Längs- oder Longitudinalwelle. Dies ist bei der Schallwelle der Fall (in den Medien Gas, Flüssigkeit und Festkörper). Die Längswelle ist typisch für den Luftschall. Ing. G. Kulle

17. Was wird unter einer Querwelle verstanden? Für welche Schallform ist die Querwelle typisch? Die Schwingungsbewegung erfolgt quer zur Ausbreitungsrichtung der Welle. Sie ist nur in festen Körpern möglich, z.B. Saitenschwingung, Stäbe, Membrane. Die Querwelle ist typisch für den Körperschall. Ing. G. Kulle

18. Beschreibe den Aufbau des Innenohrs und die Funktionen der einzelnen „Bestandteile“. Funktionsprinzip: Der Schall erreicht über den äußeren Gehörgang das Trommelfell und versetzt es in Schwingungen. Der Hammer überträgt die Schwingungen auf den Amboss, wo sie vom Steigbügel zur Schnecke geleitet werden. Diese wandelt den Schall in Nervensignale um, die im Gehirn ausgewertet werden. Ing. G. Kulle

19. Wovon hängt die Lautstärkenwahrnehmung beim Menschen ab? Die Lautstärenwahrnehmung des Menschen hängt von Schalldruck bzw. Schallpegel und der Frequenz ab. Das bedeutet, dass zwei Töne mit unterschiedlicher Frequenz f aber gleichem Schalldruck p vom Menschen unterschiedlich laut wahrgenommen werden. Für zwei Töne mit gleicher Frequenz gilt: Der leise Ton hat eine kleine Amplitude a, der laute Ton hat eine große Amplitude a. Ing. G. Kulle

20. Welchen Zusammenhang gibt es zwischen der Frequenz, Wellenlänge und Schallgeschwindigkeit? Das Produkt aus Wellenlänge l und Frequenz f ergibt immer die Schallgeschwindigkeit c. c = l . f Ing. G. Kulle

21. In welcher Form breitet sich der Luftschall aus? Unter der Annahme einer punktförmigen Schallquelle erfolgt die Schwingungs-anregung gleichmäßig nach allen Seiten des Raumes. Schallwellen, die sich nach allen Seiten gleichmäßig ausbreiten, bezeichnet man daher als Kugelwellen. Ing. G. Kulle