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Ausbreitung und Eigenschaften von Schall 06:21 min

Textversion des Videos

Transkript Ausbreitung und Eigenschaften von Schall

Ein Gewitter zieht auf. Ein Blitz zuckt über den Himmel! Doch… Wo bleibt denn der Donner? […] Aha. Jetzt hört man das Donnergrollen.

Blitz und Donner gehören zusammen, doch der Donner kommt immer erst etwas später bei uns an. Warum das so ist und wie du daraus sogar bestimmen kannst, wie weit ein Gewitter von dir entfernt ist, das zeige ich dir in diesem Video.

Wir sprechen über die Ausbreitung und Eigenschaften von Schall. Dazu wiederholen wir kurz nocheinmal, was genau Schall ist bevor wir der Frage nachgehen, wie schnell er ist. Außerdem erkläre ich dir, was ein Echo mit Reflexion zu tun hat und was man unter der Beugung von Schall versteht. Also los!

Was ist Schall?

Was war nochmal genau Schall? Schall entsteht durch das schnelle Schwingen eines Körpers. Wenn man eine Gitarrensaite anzupft, schwingt diese hin und her. Beim Sprechen schwingen unsere Stimmbänder und in den Boxen einer Musikanlage schwingt eine feine Membran.

All diese Schwingungen führen dazu, dass die Luft zusammengedrückt wird und ebenfalls schwingt. Diese Druckschwingung breitet sich dann aus, was der eigentliche Schall ist. Der Schall ist also eine Druckwelle, weshalb man auch von Schallwellen spricht .

Dabei schwingen die Luftteilchen beim Schall in der gleichen Richtung hin und her, wie sich die Schallwelle ausbreitet. Das sieht in etwa so aus, wie bei dieser Spiralfeder hier. Nur, dass das in Luft natürlich viel schneller geht.

Wie schnell ist der Schall?

Doch wie schnell ist denn nun der Schall genau? Wenn jemand mit dir spricht, siehst du wie seine Lippenbewegung genau mit dem zusammenpasst, was du hörst. Die Schallwellen aus dem Mund sind so schnell bei dir, dass du keinen Unterschied ausmachen kannst.

Anders ist das, wenn die Entfernung größer wird. Zum Beispiel wenn ein Basketball auf der anderen Seite des Schulhofes auf dem Boden aufkommt. Du siehst, wie der Ball den Boden berührt, doch du hörst das Geräusch erst einen Augenblick später. Die Schallwelle muss sich erst bis zu dir ausbreiten.

Dabei gibt die Schallgeschwindigkeit an, wie schnell sich diese Schallwelle ausbreitet. In Luft beträgt die Schallgeschwindigkeit ungefähr 340 Meter pro Sekunde. Das heißt, wenn ein Geräusch in 340 Metern Entfernung entsteht, dann hörst du das erst eine Sekunde später. In Wasser ist die Schallgeschwindigkeit sogar noch größer. 1480 Meter pro Sekunde. Und in Glas sind es sogar 5300 Meter pro Sekunde, also mehr als 15 mal so schnell wie in Luft.

Und jetzt eine Rätselfrage: Wie schnell ist denn der Schall im Weltall? Die Antwort ist: Es gibt dort gar keinen Schall. Im Weltall gibt es nämlich keine Luft und auch keinen anderen Stoff. Das nennt man ein Vakuum. Und ohne einen Stoff, der schwingen kann, können sich auch keine Schallwellen ausbreiten. In einem Weltraum-Film dürfte man also gar nichts hören. Denk mal daran, wenn du das nächste Mal einen Science-Fiction-Film siehst.

Echo, Reflexion und Beugung

Aber zurück zum Schall, denn der kann noch mehr! Vielleicht weißt du, was ein Echo ist. Ein Bergsteiger im Gebirge ruft in die Berge und es hallt ihm ein Echo entgegen. Er hört seine eigene Stimme. Seine eigenen Schallwellen werden also zu ihm zurückgeworfen und durch die zeitliche Verzögerung hört man ein Echo.

Wenn Schall zurückgeworfen wird, nennt man das auch Reflexion. Genauso wie Licht können also auch Schallwellen an festen Oberflächen reflektiert werden. Deshalb kannst du auch die Haustürklingel hören, obwohl du in deinem Zimmer sitzt. Die Schallwelle wird durch den Flur bis in dein Zimmer reflektiert.

Ok. Und was bedeutet nun der Begriff Beugung? Vielleicht hast du schon einmal mit jemandem gesprochen, der hinter ein Wand oder einer Hausecke stand. Du hörst den anderen zwar nicht so gut, aber trotzdem hörst du ihn! Die Schallwellen breiten sich quasi um die Ecke aus. Und dieses Phänomen nennt man Beugung.

Zusammenfassung

Na gut, dann lass uns mal zusammenfassen. Du weißt jetzt, dass Schallwellen gebeugt und reflektiert werden können. Werden Schallwellen zur Schallquelle zurück reflektiert, dann hört man ein Echo.

Außerdem weißt du, dass sich Schall mit einer bestimmten Schallgeschwindigkeit ausbreitet, die in verschiedenen Stoffen unterschiedlich groß ist. In Luft sind das ungefähr 340 Meter pro Sekunde.

Damit können wir jetzt auch unsere Gewitterfrage lösen: Wenn man den Blitz sieht, muss man anfangen zu zählen. Hier ist der Donner nach 3 Sekunden zu hören. Das heißt, der Schall hat 3 mal 340 Meter hinter sich gebracht. Der Blitz hat also ungefähr einen Kilometer weit entfernt eingeschlagen.

Jetzt weißt du also, was du tun kannst, wenn mal wieder ein Gewitter aufzieht. Viel Spaß beim Zählen!

22 Kommentare
  1. Das Video ist verständlich und hat mir geholfen.

    Von Niklas D., vor 8 Monaten
  2. Hallo Sivaram Ps,
    wenn dein Zimmer nicht gerade ein schalldichter Raum ist, wird der Schall der Türklingel dennoch, durch Beugung, in dein Zimmer gelangen. Ob er dann noch laut genug ist, um ihn zu hören, ist eine andere Frage.

    Von Karsten Schedemann, vor 9 Monaten
  3. Hat des dann etwas mit der Beugung zu tun ??????

    Von Diamondprincess, vor 9 Monaten
  4. 4:37
    Und was ist wenn meine Zimmertür zu ist???

    Von Diamondprincess, vor 9 Monaten
  5. :)

    Von Tina P., vor 10 Monaten
  1. Gutes Video. Weiter so!!!
    :-) :-) :-) :-) :-) :-) :-) :-) :-)

    Von Tina P., vor 10 Monaten
  2. Super weiter so

    # ihr seit die besten!!!

    Von Angelika Meyran, vor 10 Monaten
  3. kazoo

    Von Fischer73730, vor 10 Monaten
  4. Hallo Heldebub,
    das freut uns sehr. Weiter so.

    Liebe Grüße aus der Redaktion

    Von Karsten Schedemann, vor 11 Monaten
  5. gutes video hat mir echt gehofen hatte ne 1

    Von Heldebub, vor 11 Monaten
  6. Danke war gut

    Von Lara H., vor fast 2 Jahren
  7. Habe das Video meiner Schwester gezeigt die es davor (Stunden des erklären) nicht verstanden hat, jetzt kann sie alles! Danke!

    Von Spirit, vor etwa 2 Jahren
  8. Danke Sofatutor ich habe heute mein Zeugnis bekommen und in Physik eine1 bekommen.

    Von Erikmutzenberger, vor mehr als 2 Jahren
  9. Unglaublich hilfreich
    Davor nichts gecheckt, jetzt nur 1 Fehler in allen 5 Aufgaben :)

    Von Christian E., vor fast 3 Jahren
  10. hat net geholfen idt für grundschüler#####

    Von Ranas, vor fast 3 Jahren
  11. Echt gut, hat sehr geholfen :-)

    Von Pünschi Gaby, vor etwa 3 Jahren
  12. sehr gut erklärt

    Von W Villiger, vor fast 4 Jahren
  13. danke für das Video hast es gut erklärt
    ich schreib morgen nähmlich eine Klassen Arbeit ;-)

    Von Kircor, vor mehr als 4 Jahren
  14. Sehr gut !

    Von Fawa2011, vor mehr als 4 Jahren
  15. du kann wirklich gut erklaren.nix wunder ich bin au paris

    Von Deleted User 250664, vor mehr als 4 Jahren
  16. Danke :D Ich hab jetzt alles verstanden (sogar die Hausaufgaben) du erklärst wirklich sehr gut :)

    Von Natalie 2011, vor mehr als 4 Jahren
  17. gute Arbeit

    Von Pajoelph, vor fast 5 Jahren
Mehr Kommentare

Ausbreitung und Eigenschaften von Schall Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Ausbreitung und Eigenschaften von Schall kannst du es wiederholen und üben.

  • Bestimme, wie der Schall entsteht.

    Tipps

    Die Ausbreitung der Schallwelle ist das, was wir als Schall bezeichnen.

    Eine Schallwelle hat einen Herkunftsort.

    Lösung

    Der Schall entsteht durch das schnelle Schwingen eines Körpers, wie etwa der Saiten einer Gitarre. Diese Schwingungen werden an die umgebende Luft weitergeleitet. Die Teilchen der Luft schwingen nun ebenfalls und transportieren die Schallwelle so durch den Raum. So kannst du den Ton von der Gitarrensaite hören, auch wenn du einige Meter entfernt bist.

    Diese Ausbreitung der Schallwellen ist das, was wir als Schall bezeichnen.

    Weitere Beispiele, bei denen eine Schwingung übertragen wird, sind etwa die Bewegung der Membran einer Lautsprecher-Box oder die Vibration der Stimmbänder, die auch deine Stimme erzeugen.

  • Benenne die Eigenschaften von Schallwellen.

    Tipps

    Für die Strecke von Berlin nach Hamburg braucht der Schall etwas mehr als 10 Minuten.

    Du kannst Dinge hören, auch wenn du sie nicht sehen kannst.

    Lösung

    Schallwellen haben einige grundlegende Eigenschaften, die das Verhalten des Schalls beeinflussen.

    Zunächst können Schallwellen gebeugt und reflektiert werden. Deshalb kannst du vor der Häuserecke schon hören, ob sich hinter dieser jemand unterhält (Beugung), oder du hörst dein Echo, wenn du in die Berge rufst (Reflexion).

    Dabei wird der Schall besonders gut von glatten Oberflächen zurückgeworfen. Bei Oberflächen, die einem Eierkarton ähneln, wird nur wenig Schall reflektiert.

    Der Schall breitet sich außerdem mit einer je nach Medium festgelegten Geschwindigkeit aus. In der Luft ist diese etwa $ 340 \frac{m}{s} $. In drei Sekunden legt der Schall also eine Strecke von einem Kilometer zurück.

  • Bestimme die Schallgeschwindigkeiten.

    Tipps

    Eine Schallwelle besteht aus schwingenden Teilchen.

    Auch unter Wasser sind Geräusche hörbar.

    Je mehr Teilchen, desto schneller kann der Schall sein.

    Lösung

    Die Schallgeschwindigkeit ist abhängig vom Medium, in dem sich der Schall ausbreitet.

    Am besten kennen wir den Schall im Medium Luft. Bei jedem Gespräch, das wir führen, oder jedem Song, den wir im Radio hören, breiten sich Schallwellen durch die Luft aus.

    Schall kann sich aber auch durch andere Medien ausbreiten, wie etwa durch Wasser. Sicher hast du schon einmal bemerkt, dass du mit untergetauchtem Kopf in der Badewanne sehr deutlich hörst, wenn du an die Wand der Wanne klopfst. Denn auch im Wasser breitet sich der Schall aus. Hier ist die Anzahl der Teilchen sogar noch höher als die der Luft und es können mehr Teilchen zur Schallwellenbildung angeregt werden. Die Geschwindigkeit des Schalls im Wasser beträgt etwa $1480 \frac{m}{s}$.

    Breitet sich die Schallwelle in einem Vakuum aus, wie etwa dem Weltall, so gibt es keine Teilchen, die schwingen können (das Vakuum ist ja ein vollends geleerter Raum), so können sich die Schwingungen der Stimmbänder oder Gitarrensaiten nicht weiterbewegen, es fehlt das Medium.

  • Berechne die Strecken.

    Tipps

    Der Schall legt den Weg zwischen Olaf und Berg zweimal zurück.

    HIer ist $ v_{Schall} = 340 \frac{m}{s} $

    Lösung

    Damit Olaf den direkten Weg aus dem Gebirge zurück ins Tal findet, muss er die Stelle finden, von welcher der Schall am wenigsten zurückgeworfen wird, denn an dieser Stelle steht kein Berg, der seinen Ruf reflektieren kann.

    Olaf ruft also in verschiedene Richtungen, um zu ermitteln, wie weit die Berge von seinem aktuellen Standpunkt entfernt sind. Anschließend möchte er in die Richtung gehen, in der sich kein Berg befindet, da an dieser Stelle das Tal ist.

    Dabei legt der Schall den Weg zwischen Olaf und dem Berg zweimal zurück. Einmal hin und einmal zurück.

    So kann Olaf nun die Zeit zwischen Ausruf und Echo stoppen und daraus die Entfernungen ermitteln, die der Schall zurücklegt:

    $ s = t \cdot v = t \cdot 340 \frac{m}{s} $

  • Erkläre, warum es keinen Schall im Weltall gibt.

    Tipps

    Im Weltall gibt es keine Luft.

    Im Weltall herrscht ein Vakuum.

    Eine Schallwelle breitet sich aufgrund der Schwingung von Teilchen in der Luft aus.

    Lösung

    Im Weltall gibt es keinen Schall, doch woran liegt das ? Schauen wir uns zunächst einmal an, wo der Schall herkommt und wie dieser sich ausbreitet:

    Der Schall entsteht durch die Schwingung eines Körpers, wie etwa der Membran einer Lautsprecherbox. An der Grenze zwischen Membran und Luft wird die Schwingung in die Luft übertragen. Dabei beginnen die Teilchen der Luft ebenfalls zu schwingen und breiten so die Schallwelle aus.

    Im Weltall herrscht nun ein Vakuum, das heißt, es gibt keine Teilchen in der Luft, die schwingen und so den Schall weiterleiten können. Aus diesem Grund kann ein Astronaut dem anderen nur über Funk mitteilen, was er sagen will, nicht aber direkt, auch wenn sie direkt nebeneinander schweben.

  • Ermittle die Entfernung des Gewitters.

    Tipps

    Rechne mit der Schallgeschwindigkeit von $ 340 \frac{m}{s} $

    Der Blitz ist ein Lichtimpuls, dieser breitet sich für menschliches Ermessen unendlich schnell aus.

    Der Donner ist eine Schallwelle (mit Schallgeschwindigkeit)

    Lösung

    Unter normalen Umständen breitet sich der Schall in Luft mit einer Geschwindigkeit von $ 340 \frac{m}{s} $ aus.

    Weiterhin wissen wir, dass das Licht sich ohne Zeitverzögerung ausbreitet. Es ist so schnell, dass man diese Verzögerung in der Regel nicht wahrnehmen kann.

    Sehen wir also den Blitz(Licht), wissen wir, dass der Donner(Schall) darauf folgt und kennen so also den Zeitpunkt, zu dem die Schallwelle des Donners erzeugt wurde. Man zählt dann die Sekunden t, bis die Schallwelle hörbar ist (bis man den Donner hört) und rechnet:

    $ s = 340 \frac{m}{s} \cdot t $

    Für eine Zeitdifferenz (Blitz-Donner) von $ t = 5s $ ergibt sich eine Strecke von:

    $ s = 340 \frac{m}{s} \cdot 5s = 1700m $.

    Mit diesem Trick kannst du immer abschätzen, ob ein Gewitter weit von dir weg oder zu nah an dir dran ist und du lieber in Deckung gehen solltest.