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Die Autor*innen
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Sabine Blumenthal
Das Ohr – Schall und Frequenz
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Grundlagen zum Thema Das Ohr – Schall und Frequenz

Das Ohr – Schall und Frequenz

Das Hören gehört zu unseren wichtigsten Sinneswahrnehmungen. Falls du dich über den Aufbau des menschlichen Gehörs und die Funktion der Ohren schon informiert hast und noch wissen möchtest, was wir da eigentlich hören, bist du hier genau richtig. Im folgenden Text beschäftigen wir uns mit dem physikalischen Input des Gehörs. Wir definieren die Begriffe Schall und Frequenz und betrachten, wie all die Geräusche, die uns umgeben, sich im Grunde nur in Schall und Frequenz unterscheiden.

Schall und Schallquellen

Schall besteht aus Schallwellen. Diese Wellen werden von einem Körper, der Schwingungen erzeugen kann, ausgesendet. Eine Schallquelle ist also ein Körper, der das Umgebungsmedium (z. B. Luft oder Wasser) zum Vibrieren bringt. Als Beispiele kannst du dir Musikinstrumente, wie eine große Trommel, oder die menschlichen Stimmbänder vorstellen. Hier breitet sich der Schall durch Druck- und Dichteveränderungen der Luft in Form von Wellen aus. In unserem Ohr empfangen wir die Schallwellen mit dem Trommelfell. Unter dem Schallpegel (Intensität der Schallwelle) versteht man auch die Lautstärke eines Geräuschs. Der kleinste Schalldruck, den das Ohr noch wahrnehmen kann, nennt sich Hörschwelle. Auf der folgenden Abbildung kannst du dir den Weg des Schalls von der Schallquelle zum Trommelfell (Schallempfänger) noch einmal anschauen.

schallempfang.png

Frequenz und Frequenzbereiche

Schall als mechanische Welle hat zwei Eigenschaften: Intensität und Frequenz. Jede Schallwelle hat eine Frequenz. Die Frequenz steht für die Anzahl der Schwingungen in einer Sekunde und wird in der Einheit Hertz (Hz) angegeben. Das menschliche Ohr kann Frequenzen im Bereich von 20 bis 20 000 Hz als Ton wahrnehmen. Je höher dabei die Frequenz der Schallwelle ist, desto höher erscheint uns auch der Ton.

Hohe Frequenzen nehmen wir als hohe Töne wahr, niedrigere Frequenzen als tiefe Töne.

Hast du schon einmal erlebt, wie jemand mit einer Hundepfeife seinen Hund gerufen hat? Die Frequenz dieser Pfeife ist außerhalb des menschlichen Hörbereichs, sodass wir es kaum noch wahrnehmen, für das Ohr des Hunds ist der Ton aber gut hörbar.

Zusammenfassung Schall und Frequenz

Schall und Frequenz sind die essenziellen physikalischen Eigenschaften von dem, was wir hören. Du kannst dir merken, dass Schall die Lautstärke eines Tons beschreibt, und wir erst ab einer bestimmten Hörschwelle ein Geräusch wahrnehmen. Die Frequenz steht für die Tonhöhe, wobei der für das menschliche Ohr wahrnehmbare Frequenzbereich zwischen 20 und 20 000 Hz liegt. Je höher die Frequenz, desto höher der Ton und umgekehrt.

Übungsfragen zum Thema Schall und Frequenz

Was ist Schall einfach erklärt?
Was versteht man unter der Frequenz?
Welche Frequenzen kann der Mensch hören?
Sind hohe Frequenzen lauter?

Transkript Das Ohr – Schall und Frequenz

Hallo, da bin ich wieder, eure Sabine Blumenthal. In diesem Video über das Ohr geht es weniger um das Ohr selbst und wie wir damit hören, sondern vielmehr darum, was wir hören. Du lernst also heute, was Schallquellen sind und wir klären die Begriffe Schall und Frequenz. Besondere Voraussetzungen für das Verständnis dieses Themas sind eigentlich nicht erforderlich. Allerdings wäre es schön, wenn du dich aus dem Physik- oder Mathematikunterricht an die Begriffe Schwingung und Amplitude erinnern kannst. Fangen wir also an. Wir hören: Geräusche, Sprache, Musik, einfach alles, was wir hören wird durch den Schall verursacht und Schall wird durch Schwingungen der Luft erzeugt. Doch wie entstehen diese Luftschwingungen, wo kommt der Schall her? Er wird von Schallquellen erzeugt. Schallquellen, das sind schwingende Gegenstände, wie z.B. eine Stimmgabel, eine Gitarrensaite, unsere Stimmbänder oder auch die Membran einer Lautsprecherbox. Sogar ein platzender Luftballon oder klatschende Hände können Schallquellen sein. Sehen wir uns eine solche Schallquelle mal etwas genauer an. Hier siehst du eine Stimmgabel. Wird die Stimmgabel angeschlagen, dann hören wir einen klaren Ton. Doch warum hören wir diesen Ton? Die Enden der Stimmgabel werden durch das Anschlagen in Schwingungen versetzt. Durch diese schwingenden Enden werden den angrenzenden Luftmolekülen, hier als rote Punkte dargestellt, elastische Stöße versetzt. Die Moleküle schwingen nun selbst und stoßen die nächsten Moleküle an. Als Druckschwankungen breiten sich diese Stöße wellenartig nach allen Seiten aus, ähnlich wie sich Wasserwellen von der Eintauchstelle eines Steines nach allen Seiten hin ausbreiten. Die Anzahl der Druckschwankungen der Luftmoleküle pro Sekunde bestimmt die verschiedenen Tonhöhen und wird als Schallfrequenz bezeichnet. Die Einheit für die Frequenz ist nach dem deutschen Physiker Heinrich Hertz benannt. 1 Herzt bedeutet 1 Schwingung pro Sekunde. Je weniger Schwingungen pro Sekunde unser Ohr erreichen, desto tiefer nehmen wir den Ton wahr. Ein elektrischer Rasierapparat erzeugt z.B. 50 Hertz, wir hören ein ziemlich tiefes Brummen. Der Kammerton A, den man z.B. mit einer Stimmgabel erzeugen kann, hat eine Frequenz von 440 Hertz. In welchem Frequenzbereich kann nun ein gesundes, menschliches Ohr hören? Der tiefste für den Menschen hörbare Ton liegt bei einer Frequenz von 16 Hertz. Die Wahrnehmungsgrenze für hohe Töne liegt bei Jugendlichen bei 20000 Hertz, mit zunehmendem Alter sinkt die obere Grenze auf etwa 10000 Hertz. Bei 70-jährigen Menschen liegt sie nur noch bei 5000 Hertz. Schallwellen können als Schwingungsbilder dargestellt werden. Breiten sich Schallwellen absolut regelmäßig mit rein sinusförmigen Schwingungen aus, so nehmen wir sie als reine Töne war. Ob ein Ton von einem Klavier oder einem anderen Instrument angeschlagen oder angeblasen wird, können wir am unterschiedlichen Klang erkennen. Dieser Klang beruht auf Oberschwingungen, die sich dem Grundton überlagern. Eine solche Klangschwingung sieht dann so aus. Solche unregelmäßigen Schwingungen, die von unperiodischen Druckschwankungen in unserem Hörbereich erzeugt werden, empfinden wir als ein Geräusch. Zum Schluss wieder eine kurze Zusammenfassung. Du hast heute gelernt, dass alles um uns herum, was wir hören können, von Schallquellen erzeugt wird. Schallquellen können alle Gegenstände sein die schwingen können und dadurch die an sie angrenzenden Luftmoleküle ebenfalls in Schwingung versetzen. Diese sich ausbreitenden Schwindungen oder auch Druckschwankungen nehmen wir als Schall wahr. Die Frequenz gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an. Je weniger Schwingungen pro Sekunde unser Ohr erreichen, desto tiefer nehmen wir den Ton wahr. So, das war es. Alles klar zu Schall und Frequenz? Prima, dann tschüss, bis zum nächsten Mal.    

9 Kommentare
9 Kommentare
  1. Bin in der 7ten und haben das Tema grade in Physik

    Von Emmanerina, vor etwa 3 Jahren
  2. Hallo Diabolein, 
    vielen Dank für den Hinweis! Allgemein umfassen die Aufgaben der Übungen nicht nur die Wiedergabe der Sachverhalte des jeweiligen Videos, sondern beinhalten auch Anwendungsaufgaben, bei denen gelernte Inhalte oder Methoden auf andere Sachverhalte und Problemstellungen übertragen werden müssen. Mache dir keine Sorgen, wenn du nicht sofort auf die Lösung kommst. Du kannst jede Aufgabe beliebig oft wiederholen, indem du die Aufgabe auf der Übersichtsseite zurücksetzt.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor etwa 4 Jahren
  3. Zu der 4. Übung kam in dem Video gar nichts😠

    Von Diabolein, vor etwa 4 Jahren
  4. Hallo Noahschahl,
    es tut uns leid, dass dir dieses Video nicht weiterhelfen konnte. Schau doch mal auf diese Übersichtsseite:
    https://www.sofatutor.com/biologie/biologie-des-menschen/die-sinnesorgane-des-menschen/das-ohr
    Hier findest du viele nützliche Infos und weitere Videos rund um das Thema „Ohr“.
    Ich hoffe, das hilft dir weiter.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor etwa 4 Jahren
  5. Nicht so gut

    Von Marie Amelie, vor etwa 4 Jahren
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Das Ohr – Schall und Frequenz Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Das Ohr – Schall und Frequenz kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe das akustische Signal, das wir hören.

    Tipps

    Gitarrenseiten sind auch Schallquellen.

    Lösung

    Wir hören Geräusche, Sprache, Musik und vieles mehr. Wenn die Luft in Schwingung gerät, nehmen wir dies als Schall wahr. Die Luft kann von vielen unterschiedlichen Schallquellen in Bewegung gebracht werden, zum Beispiel von einer Stimmgabel oder anderen schwingenden Gegenständen.

  • Bestimme Charakteristika der Frequenz.

    Tipps

    Die Einheit der Frequenz ist nach dem Physiker Heinrich Hertz benannt worden.

    Lösung

    Die Frequenz ist ein Maß für die Anzahl der Druckschwankungen pro Sekunde. Die Einheit Hertz (Hz) wurde nach dem Physiker Heinrich Hertz benannt.

    1 Hertz entspricht 1 Druckschwankung pro Sekunde.

    Mit jungen Jahren können wir noch besser hören als im Alter. Der hörbare Frequenzbereich liegt zwischen 16 Hz und 20000 Hz. Mit zunehmendem Alter hört man nur noch bis zu einem Frequenzbereich von bis zu 10000 Hz, ab dem 70. Lebensjahr bis 5000 Hz.

  • Entscheide, welche Sinne sich im Ohr befinden.

    Tipps

    Unsere Haut ist auch ein Sinnesorgan, mit ihr fühlen wir zum Beispiel Temperaturunterschiede.

    Lösung

    Wenn sich viele Sinneszellen ansammeln, spricht man von einem Sinnesorgan. Sinnesorgane erfassen Informationen in Form von Reizen. Wir besitzen fünf Sinnesorgane: Auge, Ohr, Nase, Zunge und Haut.

    Mit den Augen sehen wir, mit der Nase riechen wir, mit der Haut fühlen wir und mit der Zunge schmecken wir. Mit den Ohren nehmen wir Schall wahr, also sitzt hier der Hörsinn. Aber noch ein weiterer Sinn befindet sich im Ohr, nämlich der Gleichgewichtssinn. In den Bogengängen und im Vorhofsäckchen des Ohres liegen ganz feine Sinneshärchen, die durch Drehbewegung und der Schwerkraft gereizt werden. Die Signale, die sie aufnehmen, leiten die Sinneshärchen ans Gehirn weiter. Im Gehirn wird dann die Lage des Körpers erkannt.

  • Erkläre den Weg des Schalls im Ohr.

    Tipps

    Trommelfell und Hammer sind fest miteinander verbunden. Schwingt das Trommelfell, schwingt auch der Hammer mit.

    Lösung

    So eine Schallwelle versetzt so einiges in unserem Ohr in Schwingungen.

    Trifft sie auf unsere Ohrmuschel, gelangt sie in unseren Gehörgang und trifft auf das Trommelfell. Dieses wird in Schwingung versetzt. Der Hammer ist fest mit dem Trommelfell verwachsen, er schwingt also mit. Dadurch wird die Schwingung weitergeleitet an den Amboss und den Steigbügel. Dieser klopft an das ovale Fenster. Von hier aus wird die Schwingung in die Gehörschnecke geleitet.

  • Erkläre, welcher Ton vorliegt.

    Tipps

    Frequenz = Anzahl Schwingungen pro Sekunde

    Lösung

    Als Frequenz bezeichnet man die Anzahl der Schwingungen, die unser Ohr pro Sekunde erreichen.

    Wir nehmen einen Ton als tief wahr, wenn wenige Schwingungen unser Ohr erreichen. Ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde sehr hoch, nehmen wir einen hohen Ton wahr.

  • Bestimme den Aufbau des Ohrs.

    Tipps

    Die Gehörknöchelchen setzen sich zusammen aus: Hammer, Amboss und Steigbügel.

    Lösung

    Zu dem Außenohr zählen die Ohrmuschel, der Gehörgang und das dünne Häutchen des Trommelfells.

    Im Mittelohr befinden sich die Gehörknöchelchen, sie verstärken den Druck der Schallwellen.

    Im Innenohr finden wir die Schnecke und die Bogengänge.