Schallausbreitung untersuchen - Akustik - Physik
Schallausbreitung untersuchen - Akustik - Physik
Schallausbreitung untersuchen - Akustik - Physik
Einleitung
Du hörst eine Stimme, Musik oder ein Klopfen. Doch wie kommt der Schall zu Deinem Ohr? In diesem aiMOOC untersuchst Du Schwingungen, Schallwege und Echos. Du führst einfache Versuche durch und beobachtest genau.
Das lernst Du
- Schallquelle: Du erkennst, wodurch Schall entsteht.
- Schwingung: Du machst Schwingungen sichtbar und fühlbar.
- Schallausbreitung: Du erklärst den Weg des Schalls.
- Medium: Du vergleichst Luft, Wasser und feste Stoffe.
- Echo: Du erkennst zurückgeworfenen Schall.
- Gehör: Du schützt Deine Ohren.
Schall entsteht durch Schwingungen
Ein Körper erzeugt Schall, wenn er schnell hin und her schwingt. Ein solcher Körper heißt Schallquelle.
Beispiele sind eine Gitarrensaite, eine Lautsprechermembran, eine Glocke oder Deine Stimmbänder.
Merksatz: Ohne Schwingung entsteht kein Schall.
Eine Stimmgabel schwingt
Eine angeschlagene Stimmgabel bewegt sich sehr schnell. Du kannst die Bewegung oft nicht sehen. Im Wasser wird sie sichtbar.
Datei:Tuning fork creates waves in water.webm
Höre hier einen Ton mit 440 Hertz:
So breitet sich Schall aus
Schall braucht einen Stoff. Diesen Stoff nennt man Medium.
In Luft stoßen schwingende Teilchen ihre Nachbarn an. Diese stoßen wieder weitere Teilchen an. So wandert die Schwingung weiter.
Die Teilchen selbst fliegen nicht vom Lautsprecher bis zum Ohr. Sie schwingen nur um ihren Platz.
Schall in Luft, Wasser und festen Stoffen
Schall kann sich in verschiedenen Stoffen ausbreiten.
| Medium | Beispiel | Beobachtung |
|---|---|---|
| Gas | Luft | Wir hören eine Stimme durch den Raum. |
| Flüssigkeit | Wasser | Wale und Delfine hören unter Wasser. |
| Festkörper | Tischplatte | Ein Klopfen ist durch den Tisch hörbar. |
In einem Vakuum gibt es fast keine Teilchen. Dort kann sich Schall nicht ausbreiten.
Merksatz: Schall braucht Teilchen, die die Schwingung weitergeben.
Wie schnell ist Schall?
Schall ist schnell. Seine Geschwindigkeit hängt vom Stoff ab. Die Werte sind gerundet.
| Stoff | Ungefähre Schallgeschwindigkeit |
|---|---|
| Luft | 340 Meter pro Sekunde |
| Wasser | 1500 Meter pro Sekunde |
| Stahl | 5000 Meter pro Sekunde |
In Wasser und Stahl ist Schall meist schneller als in Luft.
Versuche zur Schallausbreitung
Sicherheit: Rufe nie laut in ein Ohr. Halte laute Schallquellen weit genug vom Ohr entfernt.
Versuch 1: Die Stimme fühlen
Material: Deine Hand und Deine Stimme
- Lege zwei Finger leicht an Deinen Hals.
- Summe einen langen Ton.
- Sprich danach leise Deinen Namen.
- Vergleiche beide Beobachtungen.
Beobachtung: Beim Summen und Sprechen fühlst Du Schwingungen.
Erklärung: Deine Stimmbänder sind Schallquellen.
Versuch 2: Das schwingende Lineal
Material: Lineal und Tisch
- Lege einen Teil des Lineals auf den Tisch.
- Halte das Lineal fest.
- Lass ein Stück über die Tischkante ragen.
- Drücke das freie Ende nach unten und lass es los.
- Verändere die freie Länge.
Beobachtung: Das Lineal schwingt und erzeugt einen Ton.
Erklärung: Ein kurzes freies Stück schwingt schneller und klingt höher.
Versuch 3: Schall sichtbar machen
Material: Schüssel, Luftballon, Schere, Gummiband und wenige Reiskörner
- Lass den Luftballon von einer erwachsenen Person aufschneiden.
- Spanne das Ballonstück über die Schüssel.
- Befestige es mit dem Gummiband.
- Lege wenige Reiskörner darauf.
- Klatsche oder sprich neben der Schüssel.
Beobachtung: Die Körner bewegen sich.
Erklärung: Schall versetzt die gespannte Haut in Schwingung.
Versuch 4: Das Schnurtelefon
Material: Zwei Pappbecher, lange Schnur und Hilfe einer erwachsenen Person
- Lass in jeden Becher vorsichtig ein kleines Loch stechen.
- Ziehe die Schnur durch die Löcher.
- Sichere die Schnur in jedem Becher mit einem Knoten.
- Spannt die Schnur.
- Eine Person spricht leise. Die andere hört zu.
- Lockert danach die Schnur und vergleicht.
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Beobachtung: Mit gespannter Schnur ist die Stimme gut hörbar.
Erklärung: Der Becherboden schwingt. Die Schwingung wandert durch die Schnur zum zweiten Becher.
Versuch 5: Schall durch einen Tisch
Material: Tisch und Bleistift
- Eine Person legt ein Ohr vorsichtig auf den Tisch.
- Eine zweite Person klopft weit entfernt ganz leicht mit dem Bleistift.
- Höre danach mit dem Ohr über dem Tisch.
- Vergleiche beide Eindrücke.
Beobachtung: Durch die Tischplatte ist das Klopfen oft deutlicher.
Erklärung: Auch feste Stoffe leiten Schall.
Versuch 6: Ein Echo finden
Suche mit einer erwachsenen Person einen sicheren Ort mit einer großen Wand oder Felswand. Klatsche einmal kräftig. Höre auf den zurückkehrenden Schall.
Ein Echo entsteht, wenn Schall an einer Fläche zurückgeworfen wird.
Laut, leise, hoch und tief
Eine starke Schwingung klingt meist laut. Eine schwache Schwingung klingt meist leise.
Eine schnelle Schwingung erzeugt einen hohen Ton. Eine langsame Schwingung erzeugt einen tiefen Ton.
Merksatz: Die Stärke der Schwingung beeinflusst die Lautstärke. Die Häufigkeit der Schwingung beeinflusst die Tonhöhe.
Der Weg zum Ohr
Schall trifft auf Dein Trommelfell. Es beginnt zu schwingen. Teile im Mittel- und Innenohr leiten das Signal weiter. Dein Gehirn verarbeitet es als Geräusch, Ton oder Sprache.
Schütze Dein Gehör: Stelle Kopfhörer nicht zu laut. Mache Hörpausen. Halte Abstand zu sehr lauten Geräten.
Zusammenfassung
- Schall entsteht durch schwingende Körper.
- Schall breitet sich in Gasen, Flüssigkeiten und festen Stoffen aus.
- Schall braucht ein Medium.
- Im Vakuum kann sich Schall nicht ausbreiten.
- Ein Echo ist zurückgeworfener Schall.
- Das Trommelfell wird durch Schall in Schwingung versetzt.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Wodurch entsteht Schall? (Durch Schwingungen) (!Durch Dunkelheit) (!Durch Farbe) (!Durch Ruhe)
Was braucht Schall zur Ausbreitung? (Ein Medium) (!Eine Lampe) (!Einen Magneten) (!Eine Batterie)
Was geschieht mit Schall im Vakuum? (Er kann sich nicht ausbreiten) (!Er wird besonders laut) (!Er wird zu Licht) (!Er wird immer schneller)
Wie bewegen sich Luftteilchen bei einer Schallwelle? (Sie schwingen um ihren Platz) (!Sie verschwinden) (!Sie werden zu Wasser) (!Sie fliegen alle bis zum Ohr)
Was zeigt ein Schnurtelefon? (Feste Stoffe können Schall leiten) (!Nur Wasser kann Schall leiten) (!Schall braucht immer Strom) (!Schall entsteht ohne Bewegung)
Was ist ein Echo? (Zurückgeworfener Schall) (!Gefrorener Schall) (!Unsichtbares Licht) (!Eine besonders tiefe Farbe)
Warum hört man Klopfen durch eine Tischplatte? (Die Tischplatte leitet Schwingungen weiter) (!Der Tisch erzeugt Licht) (!Das Holz wird unsichtbar) (!Der Bleistift zieht Luft an)
Wie schnell ist Schall in Luft ungefähr? (340 Meter pro Sekunde) (!34 Meter pro Stunde) (!3 Meter pro Tag) (!3400 Kilometer pro Sekunde)
Was macht einen Ton meist lauter? (Eine stärkere Schwingung) (!Eine langsamere Uhr) (!Eine dunklere Farbe) (!Eine kürzere Pause)
Wie schützt Du Dein Gehör? (Du verringerst die Lautstärke) (!Du rufst direkt in ein Ohr) (!Du hältst Lautsprecher ans Ohr) (!Du hörst ohne Pause sehr laut)
Memory
| Schallquelle | schwingender Körper |
| Luft | gasförmiges Medium |
| Wasser | flüssiges Medium |
| Tischplatte | fester Schallleiter |
| Vakuum | keine Schallausbreitung |
| Echo | zurückgeworfener Schall |
| Trommelfell | schwingender Teil im Ohr |
| Schnurtelefon | Übertragung durch eine Schnur |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Beobachtung |
|---|---|
| Summen und Hals berühren | Der Hals vibriert. |
| Lineal über der Tischkante | Das Lineal schwingt. |
| Schnurtelefon mit gespannter Schnur | Die Stimme wird weitergeleitet. |
| Leichtes Klopfen auf den Tisch | Der Festkörper leitet Schall. |
| Klatschen vor einer großen Wand | Ein Echo kann entstehen. |
| Reiskörner auf gespannter Haut | Die Körner bewegen sich. |
Kreuzworträtsel
| Schwingung | Welche Bewegung erzeugt Schall? |
| Medium | Wie heißt ein Stoff, in dem sich Schall ausbreitet? |
| Vakuum | Wie heißt ein fast luftleerer Raum? |
| Echo | Wie heißt zurückgeworfener Schall? |
| Trommelfell | Welcher Teil im Ohr beginnt durch Schall zu schwingen? |
| Schnurtelefon | Welches Gerät überträgt eine Stimme durch eine gespannte Schnur? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Geräuschekarte: Zeichne Deinen Klassenraum. Trage ein, wo Du leise und laute Geräusche hörst.
- Schwingungen fühlen: Summe drei verschiedene Töne. Beschreibe, was Du am Hals fühlst.
- Linealversuch: Verändere die freie Länge eines Lineals. Zeichne zu jeder Länge einen hohen oder tiefen Ton.
- Bildergeschichte: Zeichne den Weg des Schalls von einer Glocke bis zu einem Ohr in vier Bildern.
Standard
- Schnurtelefon: Baue ein Schnurtelefon. Prüfe eine gespannte und eine lockere Schnur. Schreibe ein kurzes Versuchsprotokoll.
- Schall sichtbar machen: Führe den Versuch mit Reiskörnern durch. Fotografiere oder zeichne den Aufbau und erkläre die Beobachtung.
- Materialvergleich: Vergleiche vorsichtig, wie ein leichtes Klopfen durch Holz, Metall und Kunststoff hörbar ist.
- Echo-Suche: Suche mit einer erwachsenen Person zwei Orte. Vergleiche, an welchem Ort ein Echo besser hörbar ist.
Schwer
- Fairer Versuch: Plane einen Materialvergleich. Lege fest, was gleich bleiben muss, damit der Versuch fair ist.
- Schalldämmung: Baue kleine Hüllen aus Papier, Stoff und Pappe um dieselbe leise Schallquelle. Vergleiche die Wirkung.
- Teilchenmodell: Stelle die Schallausbreitung mit einer Reihe von Kugeln oder Personen dar. Erkläre, was sich bewegt und was weitergegeben wird.
- Erklärvideo: Drehe ein kurzes Video zur Frage: Warum hört man im Weltraum ohne Funkgerät keinen Schall?
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Lernkontrolle
- Weltraum: Zwei Astronautinnen stehen außerhalb einer Raumstation. Erkläre, warum sie sich ohne Funkgerät nicht durch Rufen verständigen können.
- Schnurtelefon: Erkläre, warum eine gespannte Schnur besser funktioniert als eine lockere Schnur.
- Gewitter: Du siehst zuerst den Blitz und hörst später den Donner. Erkläre den Unterschied mit der Ausbreitung von Licht und Schall.
- Raumakustik: In einer leeren Turnhalle hallt es stärker als in einem Raum mit Vorhängen und Teppichen. Erkläre den Unterschied.
- Versuchsplanung: Plane einen fairen Versuch zur Frage, welcher Stoff Schall besonders gut weiterleitet. Nenne Material, Durchführung, gleiche Bedingungen und erwartete Beobachtung.
- Gehörschutz: Entwickle drei Regeln für eine Klassenfeier mit Musik. Begründe jede Regel mit Wissen über Lautstärke und Gehör.
Lernnachweis
Für Deinen Lernnachweis zeigst Du:
- Fachwissen: Du erklärst Schallquelle, Schwingung, Medium, Vakuum und Echo in eigenen Worten.
- Experiment: Du führst mindestens einen Versuch sicher und sorgfältig durch.
- Versuchsprotokoll: Du notierst Frage, Material, Durchführung, Beobachtung und Erklärung.
- Modell: Du zeichnest oder baust ein Modell der Schallausbreitung.
- Transfer: Du erklärst ein neues Beispiel aus Alltag, Natur oder Technik.
- Gehörschutz: Du nennst sinnvolle Regeln zum Schutz der Ohren.
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