ing. g. kulle 1 fragenkatalog grundlagen des schalls
TRANSCRIPT
Ing. G. KulleIng. G. Kulle 11
FRAGENKATALOG FRAGENKATALOG
GRUNDLAGEN DES SCHALLSGRUNDLAGEN DES SCHALLS
Ing. G. KulleIng. G. Kulle 22
Was wird im physikalischen Sinn Was wird im physikalischen Sinn unter Schall verstanden?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. KulleIng. G. Kulle 33
Was ist eine harmonische Was ist eine harmonische Schwingung?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. KulleIng. G. Kulle 44
Was wird unter der Frequenz Was wird unter der Frequenz verstanden? Welche Eigenschaft wird verstanden? Welche Eigenschaft wird durch sie beim Schall beschrieben?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. KulleIng. G. Kulle 55
Erkläre den Begriff der Wellenlänge Erkläre den Begriff der Wellenlänge und der Periodendauer.und der Periodendauer.
Eine Wellenlänge 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. KulleIng. G. Kulle 66
Was bedeutet der Begriff Amplitude? Was bedeutet der Begriff Amplitude? Welche Eigenschaft des Schalls wird durch Welche Eigenschaft des Schalls wird durch
die Größe der Amplitude beschrieben?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. KulleIng. G. Kulle 77
Was ist eine Hörfläche? Welche Was ist eine Hörfläche? Welche Faktoren bestimmen die Hörfläche?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. KulleIng. G. Kulle 88
Was wird unter der Hörschwelle Was wird unter der Hörschwelle bzw. Schmerzgrenze verstanden?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. KulleIng. G. Kulle 99
Welche Schwingungseigenschaften Welche Schwingungseigenschaften besitzt ein hoher bzw. tiefer Ton?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 , ein hoher Ton ein kleine Wellenlänge .
Ing. G. KulleIng. G. Kulle 1010
Welche Schwingungseigenschaften Welche Schwingungseigenschaften besitzt ein lauter bzw. leiser Ton? 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. KulleIng. G. Kulle 1111
Werden zwei Töne mit gleichem Schalldruck Werden zwei Töne mit gleichem Schalldruck (Amplitude) immer gleich laut (Amplitude) immer gleich laut
wahrgenommen? Warum?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. KulleIng. G. Kulle 1212
Gib einen Richtwert für die Gib einen Richtwert für die Schallgeschwindigkeit c an. Wie verhält sich Schallgeschwindigkeit c an. Wie verhält sich
die Schallgeschwindigkeit bei die Schallgeschwindigkeit bei
unterschiedlichen Temperaturen?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. KulleIng. G. Kulle 1313
Erkläre den Unterschied zwischen Erkläre den Unterschied zwischen einem Klang und einem Geräusch.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. KulleIng. G. Kulle 1414
Was wird unter Ultraschall bzw. Was wird unter Ultraschall bzw. Infraschall verstanden?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. KulleIng. G. Kulle 1515
Was ist Hörschall?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. KulleIng. G. Kulle 1616
Was wird unter einer Längswelle Was wird unter einer Längswelle verstanden? Für welche Schallform ist die verstanden? Für welche Schallform ist die
Längswelle typisch?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. KulleIng. G. Kulle 1717
Was wird unter einer Querwelle verstanden? Was wird unter einer Querwelle verstanden? Für welche Schallform ist die Querwelle Für welche Schallform ist die Querwelle
typisch?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. KulleIng. G. Kulle 1818
Beschreibe den Aufbau des Innenohrs und Beschreibe den Aufbau des Innenohrs und die Funktionen der einzelnen „Bestandteile“.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. KulleIng. G. Kulle 1919
Wovon hängt die Wovon hängt die Lautstärkenwahrnehmung beim Lautstärkenwahrnehmung beim
Menschen ab?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. KulleIng. G. Kulle 2020
Welchen Zusammenhang gibt es Welchen Zusammenhang gibt es zwischen der Frequenz, Wellenlänge zwischen der Frequenz, Wellenlänge
und Schallgeschwindigkeit?und Schallgeschwindigkeit?
Das Produkt aus Wellenlänge und Frequenz f ergibt immer die Schallgeschwindigkeit c.
c = . f
Ing. G. KulleIng. G. Kulle 2121
In welcher Form breitet sich der In welcher Form breitet sich der Luftschall aus?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.