Über 1,6 Millionen Schüler*innen nutzen sofatutor!
  • 93%

    haben mit sofatutor ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert

  • 94%

    verstehen den Schulstoff mit sofatutor besser

  • 92%

    können sich mit sofatutor besser auf Schularbeiten vorbereiten

Grundlagen der Akustik

Video abspielen
Du willst ganz einfach ein neues Thema lernen
in nur 12 Minuten?
Du willst ganz einfach ein neues
Thema lernen in nur 12 Minuten?
  • Das Mädchen lernt 5 Minuten mit dem Computer 5 Minuten verstehen

    Unsere Videos erklären Ihrem Kind Themen anschaulich und verständlich.

    92%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim selbstständigen Lernen.
  • Das Mädchen übt 5 Minuten auf dem Tablet 5 Minuten üben

    Mit Übungen und Lernspielen festigt Ihr Kind das neue Wissen spielerisch.

    93%
    der Schüler*innen haben ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert.
  • Das Mädchen stellt fragen und nutzt dafür ein Tablet 2 Minuten Fragen stellen

    Hat Ihr Kind Fragen, kann es diese im Chat oder in der Fragenbox stellen.

    94%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim Verstehen von Unterrichtsinhalten.
Bewertung

Ø 4.1 / 177 Bewertungen
Die Autor*innen
Avatar
Philip Rupp
Grundlagen der Akustik
lernst du in der 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse - 8. Klasse

Grundlagen der Akustik Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Grundlagen der Akustik kannst du es wiederholen und üben.
  • Tipps

    Ein unharmonisches Geräusch Kling häufig nicht angenehm.

    Nur Musikinstrumente die nur eine einzelne Spielmöglichkeit haben, können Töne abgeben.

    Lösung

    In der Akustik wird unterschieden zwischen Geräuschen, Klängen und reinen Tönen.

    Töne empfinden wir als sehr harmonisch und rein, sie zeichnen sich durch eine sehr harmonische Schwingung aus, die im Idealfall nur einen einzigen Frequenzwert aufweist. Beispiele für Objekte die Töne erzeugen sind: Die Stimmgabel, die Triangel und auch ein mit Wasser gefülltes Glas, welches angeschlagen wird.

    Klänge empfinden wir auch als harmonisch und angenehm, sie zeichnen sich durch eine Schwingung aus, die nur wenige unterschiedliche Frequenzen aufweist. Beispiele für Objekte die Klänge, zumeist Dreiklänge, erzeugen sind: die Gitarre, die Flöte und viele weitere Musikinstrumente.

    Geräusche empfinden wir auch als unharmonisch und unangenehm, sie zeichnen sich durch eine chaotische Schwingung aus, die viele Frequenzwerte besitzt. Beispiele für Objekte die Geräusche erzeugen sind: das Auto, das Flugzeug, der Presslufthammer und viele mehr.

  • Tipps

    Schall ist Schwingung, die wir als Geräusch wahrnehmen.

    Ein Ton ist ein Geräusch mit harmonischer Schwingung.

    Lösung

    Um zu verstehen, wie ein Ton erzeugt werden kann, betrachten wir zunächst , was ein Ton überhaupt ist. Als Ton bezeichnet man Schall, der harmonisch schwingt.
    Eine Schallwelle, die nicht unbedingt harmonisch schwingt, können wir als Geräusch bezeichnen. So kommt es, dass wir Musik als harmonisch und angenehm wahrnehmen, Straßenlärm hingegen als unangenehm.
    Da eine Schallwelle nun die Teilchen der Luft als Schwingkörper gebraucht, können wir auch sagen: Ein Ton ist eine harmonische Welle schwingender Luftteilchen.
    Um die Luft zum schwingen anzuregen, muss eine Erregerschwingung diese anregen.

    Dazu können wir etwa die Saite einer Gitarre betrachten. Zupfen wir diese an, so schwingt die Saite hin und her. Die Schwingung wird nun an die Luft übertragen und setzt sich durch den Raum fort, wo es dann die Zuhörer erreichen kann.

    Analog dazu versetzt auch die Membran einer Trommel oder der Körper einer Glocke die Luft in Schwingung. Wir hören dann einen Ton oder ein Geräusch.

  • Tipps

    Wir unterscheiden Musikinstrumente im Hinblick auf ihre Schwingeigenschaften.

    In jedem Fall wird eine Schwingung an die Luft übertragen.

    Manche Instrumente können sehr unterschiedliche Töne erzeugen, andere nur einen einzelnen.

    Lösung

    Betrachten wir verschiedenen Musikinstrumente, so können wir diese im Hinblick auf ihre Schwingeigenschaften kategorisieren.

    Man unterscheidet:

    Die Saiteninstrumente, die einen Ton dadurch erzeugen, dass schwingende Saiten ihre Vibration an die Luft übertragen. Unterschiedlich dicke und lange Saiten haben dabei verschiedene Frequenzen. So können sehr viele verschiedene Tonhöhen gespielt werden.
    Beispiele sind etwa die Gitarre oder die Geige.

    Die Membraninstrumente, bei denen eine Membran schwingt, bezeichnet man als Membraninstrument. Die schwingende Membran regt dabei die Luft zum Schwingen an, sodass ein Ton entsteht.
    Beispiele für diese Kategorie sind etwa die Trommel, Lautsprecher oder Kopfhörer.

    Die Blasinstrumente regen die Luft direkt zum Schwingen an. Dabei kann meist geregelt werden, mit welcher Frequenz sich die Schwingung ausbreitet. So kannst du bei einer Flöte durch Zuhalten verschiedener Löcher verschieden hohe Töne erzeugen.
    Weitere Beispiele neben der Flöte sind etwa eine Pfeife oder eine Trompete.

    Zuletzt wollen wir die Selbstklinger betrachten. Zu diesem zählt man Instrumente, deren gesamte Körper dazu genutzt werden, Schwingung an die Luft zu übertragen. Meist verfügen diese über nur eine Frequenz, sodass diese auch nur einen bestimmten Ton abgeben. Das kann zum Teil sehr praktisch sein: So kann man mit der Stimmgabel, die stets denselben Ton abgibt, andere Instrumente einstellen.
    Ein weiteres Beispiel für einen Selbstklinger ist die Glocke.

  • Tipps

    Warum spricht man eigentlich von hohen und tiefen Tönen?

    Die Frequenz ist der Kehrwert der Periodendauer.

    Lösung

    Wie hoch oder tief ein Ton erscheint, hängt mit seiner Frequenz zusammen.

    Helle oder hohe Töne haben eine hohe Frequenz, niedrige oder dunkle Töne haben eine niedrige Frequenz.

    Zur Erinnerung: Die Frequenz ist der Kehrwert der Periodendauer. Diese gibt also an, wie viele Perioden in einer bestimmten Zeit ablaufen. Finden viele Schwingungen oder Perioden innerhalb einer kurzen Zeit statt, so ist die Frequenz sehr hoch. Werden nur wenige Schwingungen über einen festgelegten Zeitraum durchlaufen, ist die Frequenz niedrig.

    Wir können also sagen, ist ein Ton sehr hoch, so durchläuft dieser sehr viel mehr Perioden als ein niedriger Ton in derselben Zeit.

    Betrachten wir den höchsten und tiefsten Ton aus den Beispielen.

    Eine Schwingung, die sich mit der Frequenz $f = 528 Hz$ ausbreitet, bezeichnen wir als hohes $C$. Die Umlaufdauer einer Schwingung des Tones hohes $C$ beträgt demnach $ T = 0,00189 s $.

    Im Vergleich dazu beträgt die Frequenz des tiefen $C = 333 Hz$ und damit $T_{c,t} = 0,00300 s$.

    Die geringere Frequenz und die damit verbundene längere Periodendauer nimmt unser Ohr in einem Unterschied der Tonhöhe wahr.

  • Tipps

    Je höher die Amplitude ist, desto höher ist die Energie, die eine Welle trägt.

    Die Frequenz einer akustischen Welle gibt an, wie hoch ein Ton erscheint.

    Lösung

    Betrachten wir die modifizierte Sinusfunktion. Diese sieht in etwa so aus wie eine Welle, die sich ausbreitet. Um festzustellen, wie laut eine solche Schallwelle ist, betrachten wir die maximale Auslenkung oder Amplitude der Welle.

    In unserem Beispiel etwa wird die Welle aus ihrer Ruhelage $0$ um den Betrag $3$ auf die y-Werte $-3$ und $3$ ausgelenkt. Wir können sagen: Die Amplitude der Welle hat den Betrag $3$.

    Eine Welle mit gleicher Frequenz, also der selben Anzahl an Schwingungen pro Sekunde, und gleicher Wellenlänge, die jedoch eine geringere Amplitude hat, transportiert weniger Energie.

    Die Amplitude ist also ein Hinweis auf die Energie, die eine Welle transportiert. Je höher die Amplitude ist, desto höher ist die Energie, die eine Welle trägt. Die Energie eine Welle nehmen wir als Lautstärke wahr. Je energiereicher die Welle ist, desto lauter erscheint diese uns.

    Das macht auch Sinn, wenn du dir überlegst, dass eine energiereiche Welle viel Energie an unser Trommelfell abgibt. So als würdest du einmal nur ganz leicht den Tisch klopfen und ein zweites mal wesentlich fester. Im ersten Fall wird der Ton sehr viel leiser erscheinen als im zweiten Fall.

    Viel Spaß beim Experimentieren.

  • Tipps

    Manche Signal empfinden wir als sehr harmonisch und angenehm, andere können uns stressen.

    Harmonische Signale werden durch regelmäßige Schwingung erzeugt.

    Ein Ton wird durch eine regelmäßige Schwingung erzeugt.

    Lösung

    Dass akustische Signale sehr unterschiedlich sein können, ist wohl kaum zu bestreiten.

    Während wir manche Signal als sehr harmonisch und angenehm empfinden, sind andere sehr unangenehm und können uns stressen.

    Als Beispiele betrachten wir einen Traktor und ein Saiteninstrument.

    Im Traktor schwingen viele einzelne Teile wie etwa der Motor und das Gehäuse. Jedoch sind diese Schwingungen sehr unregelmäßig und unharmonisch. Dazu kommt dass der Traktor relativ laute Signale erzeugt. Nehmen wir diese Eigenschaften zusammen, ergibt sich ein unregelmäßiges, unharmonisches und lautes Signal, welches wir als Geräusch oder Lärm bezeichnen.

    Dass akustische Signale auch angenehm sein können, beweist die Musik. Zupfen wir die Saite auf einer Gitarre, so gibt auch diese ihre Schwingung an die umgebende Luft ab. Es entsteht ein akustisches Signal. Der Unterschied zum Geräusch besteht nun darin, dass die Schwingungen die die Saite abgibt harmonisch sind. Das liegt daran, dass die Saite regelmäßig mit konstanter Frequenz hin- und herschwingt. Wir empfinden solche Signale als angenehm. Dazu kommt, dass wir Musik in der Regel in angenehmer Lautstärke hören können, sodass wir im Allgemeinen eine positive Erfahrung mit der Musik assoziieren.

    Tatsächlich wird Musik von Ärzten und Therapeuten sogar auf ihre heilende Wirkung hin untersucht. Man geht heute davon aus, das Musik tief auf viele Ebenen des Gehirns Einfluss nehmen kann und so Zugang zu tief verankerten Emotionen hat.

    Ganz schön bemerkenswert, wie unterschiedlich sich akustische Schwingungen, die sich lediglich in Amplitude und Frequenz unterscheiden, auf den Menschen auswirken können.

30 Tage kostenlos testen
Mit Spaß Noten verbessern
und vollen Zugriff erhalten auf

9.360

sofaheld-Level

6.600

vorgefertigte
Vokabeln

8.211

Lernvideos

38.688

Übungen

33.496

Arbeitsblätter

24h

Hilfe von Lehrkräften

laufender Yeti

Inhalte für alle Fächer und Klassenstufen.
Von Expert*innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.

30 Tage kostenlos testen

Testphase jederzeit online beenden