Schwingungen als Ursache von Schall verstehen - Akustik - Physik
Schwingungen als Ursache von Schall verstehen - Akustik - Physik
Schwingungen als Ursache von Schall verstehen - Akustik - Physik
Einleitung
Warum klingt eine Gitarrensaite? Warum hörst Du eine Trommel? Bei beiden bewegt sich etwas schnell hin und her. Diese Bewegung heißt Schwingung.
Merke: Eine schwingende Schallquelle erzeugt Schall.
Die Animation zeigt eine schwingende Stimmgabel. Ihre Zinken bewegen sich hin und her. Dabei stoßen sie die Luft an.
Was ist eine Schwingung?
Eine Schwingung ist eine Bewegung, die sich wiederholt. Der Gegenstand bewegt sich immer wieder hin und zurück.
Beispiele sind eine gezupfte Saite, ein Lineal an der Tischkante, eine Trommelhaut und unsere Stimmbänder.
Beobachte: Die Trommelhaut geht abwechselnd nach oben und unten.
Von der Schwingung zur Schallwelle
Eine schwingende Schallquelle drückt die Luftteilchen zusammen und zieht sie wieder auseinander. Diese Bewegung wird von Teilchen zu Teilchen weitergegeben. So entsteht eine Schallwelle.
Die Luftteilchen wandern dabei nicht bis zu Deinem Ohr. Sie bewegen sich nur ein kleines Stück vor und zurück.
Merksatz: Schall entsteht durch Schwingungen und breitet sich als Welle aus.
Schallquelle und Schallempfänger
Die Schallquelle schwingt. Beispiele sind eine Glocke, eine Saite, eine Lautsprechermembran oder die Stimmbänder.
Der Schallempfänger nimmt Schall auf. Beispiele sind das Ohr und das Mikrofon.
Beim Lautsprecher schwingt eine Membran. Sie versetzt die Luft in Bewegung.
So hört Dein Ohr
Die Schallwelle erreicht Dein Ohr. Das Trommelfell beginnt zu schwingen. Im Innenohr werden die Schwingungen in Signale für das Gehirn umgewandelt.
Hohe, tiefe, laute und leise Töne
Eine schnelle Schwingung klingt hoch. Eine langsame Schwingung klingt tief. Die Zahl der Schwingungen pro Sekunde heißt Frequenz.
Eine große Schwingung klingt meist laut. Eine kleine Schwingung klingt meist leise. Die Größe der Schwingung heißt Amplitude.
Die Stimmgabel
Eine Stimmgabel erzeugt einen gut erkennbaren Ton. Nach dem Anschlagen schwingen ihre Zinken sehr schnell.
Höre einen Stimmgabelton:
Versuch 1: Das schwingende Lineal
Du brauchst ein Kunststofflineal und einen 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.
- Sieh und höre genau hin.
Beobachtung: Das Lineal schwingt und erzeugt Schall.
Forscherfrage: Wie ändert sich der Ton, wenn das freie Stück kürzer wird?
Versuch 2: Schall sichtbar machen
Du brauchst eine Schüssel, Frischhaltefolie, wenige Reiskörner und einen Kochlöffel mit Topf.
- Spanne die Folie über die Schüssel.
- Lege einige Reiskörner auf die Folie.
- Stelle den Topf nahe daneben.
- Klopfe vorsichtig mit dem Kochlöffel auf den Topf.
- Beobachte die Reiskörner.
Beobachtung: Die Reiskörner bewegen sich. Der Schall bringt die Folie zum Schwingen.
Versuch 3: Schall fühlen
Lege zwei Finger leicht an Deinen Hals und summe. Du fühlst die Schwingungen Deiner Stimmbänder.
Sprich danach hoch, tief, laut und leise. Vergleiche die Schwingungen.
Sicherheit
Erzeuge keine sehr lauten Geräusche. Halte Schallquellen niemals direkt an ein Ohr. Schlage eine Stimmgabel nur an einem geeigneten weichen Anschlagkörper an.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was ist eine Schwingung? (Eine Bewegung, die sich wiederholt) (!Ein Gegenstand ohne Bewegung) (!Eine Farbe des Lichts) (!Eine Art von Wärme)
Was muss eine Schallquelle tun? (Schwingen) (!Leuchten) (!Gefrieren) (!Schmelzen)
Was schwingt bei einer Trommel? (Die Trommelhaut) (!Der Trommelstock allein) (!Der Boden) (!Die Luft außerhalb des Raumes)
Wie gelangt Schall durch die Luft? (Als Schallwelle) (!Als Lichtstrahl) (!Als Wasserstrom) (!Als Magnet)
Was beginnt im Ohr durch Schall zu schwingen? (Das Trommelfell) (!Die Augenlinse) (!Die Zunge) (!Der Zahn)
Welche Schwingung klingt meist hoch? (Eine schnelle Schwingung) (!Eine langsame Schwingung) (!Eine stillstehende Schwingung) (!Eine unsichtbare Schwingung)
Welche Schwingung klingt meist laut? (Eine große Schwingung) (!Eine kleine Schwingung) (!Eine langsame Schwingung) (!Eine gestoppte Schwingung)
Was ist ein Schallempfänger? (Ein Ohr) (!Eine Trommel) (!Eine Glocke) (!Eine Gitarrensaite)
Was zeigt der Linealversuch? (Ein schwingender Gegenstand kann Schall erzeugen) (!Nur Metall kann Schall erzeugen) (!Schall entsteht ohne Bewegung) (!Licht erzeugt jeden Ton)
Welche Aussage ist richtig? (Schall braucht einen Stoff zur Ausbreitung) (!Schall breitet sich nur im Licht aus) (!Schall ist immer sichtbar) (!Schall bewegt sich nur nach unten)
Memory
| Schwingung | Wiederholte Hin-und-her-Bewegung |
| Schallquelle | Erzeugt Schall |
| Schallempfänger | Nimmt Schall auf |
| Frequenz | Zahl der Schwingungen pro Sekunde |
| Amplitude | Größe einer Schwingung |
| Trommelfell | Schwingt beim Hören |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Schallquelle | schwingender Gegenstand |
| Schallwelle | Weitergabe der Schwingung |
| Ohr | Schallempfänger |
| schnelle Schwingung | hoher Ton |
| große Schwingung | lauter Ton |
Kreuzworträtsel
| Schwingung | Wie heißt eine Bewegung, die sich wiederholt? |
| Stimmgabel | Welches Gerät erzeugt nach dem Anschlagen einen klaren Ton? |
| Trommelfell | Welcher Teil im Ohr beginnt durch Schall zu schwingen? |
| Frequenz | Wie heißt die Zahl der Schwingungen pro Sekunde? |
| Amplitude | Wie heißt die Größe einer Schwingung? |
| Lautsprecher | Welches Gerät erzeugt Schall mit einer schwingenden Membran? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Geräusche-Suche: Finde fünf Schallquellen im Klassenraum. Schreibe auf, was jeweils schwingt.
- Schwingendes Lineal: Führe den Linealversuch durch. Zeichne das Lineal in Ruhe und beim Schwingen.
- Stimme fühlen: Lege die Finger an Deinen Hals. Summe und beschreibe, was Du fühlst.
- Schall-Bild: Male den Weg vom schwingenden Gegenstand über die Luft bis zum Ohr.
Standard
- Tonhöhen-Test: Verändere die freie Länge eines Lineals. Ordne Deine Beobachtungen in einer Tabelle.
- Trommel-Modell: Baue aus einer Dose und einem Luftballon eine einfache Trommel. Erkläre, welcher Teil schwingt.
- Geräusche-Interview: Frage drei Personen nach einem angenehmen und einem störenden Geräusch. Vergleiche die Antworten.
- Foto-Safari: Fotografiere vier Schallquellen. Markiere auf jedem Bild den schwingenden Teil.
Schwer
- Versuchsplanung: Plane einen Versuch, mit dem Du Schall sichtbar machen kannst. Notiere Material, Ablauf und Erwartung.
- Erklärvideo: Drehe ein kurzes Video zum Satz „Schall entsteht durch Schwingungen“. Nutze ein eigenes Experiment.
- Modellkritik: Erkläre, was die Animation einer Schallwelle gut zeigt und was sie nur vereinfacht darstellt.
- Forscherauftrag: Untersuche, wie Länge, Spannung oder Dicke einer Saite die Tonhöhe verändern. Halte immer nur eine Größe anders.
|
|
Lernkontrolle
- Alltag erklären: Eine Gitarrensaite wird gezupft. Erkläre den Weg vom Zupfen bis zum Hören.
- Fehler finden: Ein Kind sagt: „Die Luft fliegt von der Trommel bis in mein Ohr.“ Verbessere die Aussage mit einem passenden Modell.
- Versuch auswerten: Beim Linealversuch wird das freie Stück kürzer und der Ton höher. Erkläre den Zusammenhang.
- Vergleichen: Vergleiche eine Trommel und einen Lautsprecher. Nenne eine Gemeinsamkeit und einen Unterschied.
- Vorhersagen: Eine Schallquelle wird angehalten. Sage voraus, was mit dem Schall passiert, und begründe Deine Antwort.
- Sicherheit anwenden: Plane eine sichere Untersuchung zu lauten und leisen Tönen. Erkläre Deine Schutzregeln.
Lernnachweis
Für Deinen Lernnachweis solltest Du:
- erklären können, was eine Schwingung ist,
- Schallquellen und Schallempfänger unterscheiden können,
- den Weg von der Schallquelle bis zum Ohr beschreiben können,
- hohe und tiefe Töne mit schnellen und langsamen Schwingungen verbinden können,
- laute und leise Töne mit großen und kleinen Schwingungen verbinden können,
- einen einfachen Versuch sicher durchführen, beobachten und auswerten können.
OERs zum Thema
Links
aiMOOC-Projekte
Schulfach+
|
|
aiMOOCs
aiMOOC Projekte
|
|
THE MONKEY DANCE
|
|
|