Aufgaben zur Akustik (Lösungen) - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann: /* Schallquellen */

2023-10-24T12:59:53Z

‎Schallquellen

Patrick.Nordmann: /* Schallquellen */

2023-10-12T08:53:06Z

‎Schallquellen

Patrick.Nordmann: /* Schallquellen */

2023-10-12T08:29:57Z

‎Schallquellen

Patrick.Nordmann: /* Ohr und Lärm */

2019-11-19T12:55:47Z

‎Ohr und Lärm

Patrick.Nordmann: /* Ohr und Lärm */

2019-11-19T12:54:42Z

‎Ohr und Lärm

Patrick.Nordmann: /* Ohr und Lärm */

2019-11-19T12:46:16Z

‎Ohr und Lärm

Patrick.Nordmann am 19. November 2019 um 12:22 Uhr

2019-11-19T12:22:56Z

Patrick.Nordmann: /* Schallausbreitung */

2017-11-08T15:20:47Z

‎Schallausbreitung

Patrick.Nordmann: /* Schallausbreitung */

2017-11-08T15:17:19Z

‎Schallausbreitung

Patrick.Nordmann: /* Schallausbreitung */

2017-11-08T15:16:39Z

‎Schallausbreitung

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 ==Schallquellen==
-#Nenne einige Möglichkeiten Schall zu erzeugen. Was haben alle diese Möglichkeiten gemeinsam? <br> Bei der Erzeugung von Schall schwingt oder vibriert etwas schnell: In eine Flöte blasen (die Luft), Sprechen oder Singen (die Stimmbänder), auf eine Trommel schlagen (das Trommelfell), Musik aus dem Radio (die Lautsprecher-Membran)
+) Nenne einige Möglichkeiten Schall zu erzeugen. Was haben alle diese Möglichkeiten gemeinsam? <br> Bei der Erzeugung von Schall schwingt oder vibriert etwas schnell: In eine Flöte blasen (die Luft), Sprechen oder Singen (die Stimmbänder), auf eine Trommel schlagen (das Trommelfell), Musik aus dem Radio (die Lautsprecher-Membran)
-#Wie kann man die Schwingung einer Stimmgabel sichtbar machen? <br> a) Mit einer verrußten Glasplatte: Zuerst hält man eine Glasplatte über eine Kerze, bis sie ganz voller Ruß ist. Dann befestigt man an einem Zinken der Stimmgabel einen kleinen Draht, schlägt sie an und zieht den Draht schnell über die Glasplatte. Man sieht dann eine Wellenlinie. ([[Schallquellen#Versuch:_Schall_sichtbar_machen|Hier]] steht es ausführlich.) <br> b) Mit einem Stroboskop: Beleuchtet man die Stimmgabel mit Lichtblitzen, die im fast gleichen Rythmus wie die Zinken der Stimmgabel schwingt, so sieht man die Bewegung in Zeitlupe. <br> c) Mit Mikrophon und Oszilloskop: Ein Mikrophon verwandelt den Schall in Stromschwingungen, die man sich auf dem Oszilloskop anschauen kann. ([[Schallquellen#Versuch:_Schwingungsbilder_von_Tönen_und_Geräuschen|Hier]] steht es ausführlich.)
-#Wie funktioniert eine Schallplatte? <br> Die Schallplatte funktioniert gerade umgekehrt wie der Versuch mit der verußten Glasplatte. In der Schallplatte befindet sich eine lange wellenförmige Rille. In dieser Rille bewegt sich die Nadel und schwingt. Diese Schwingung kann man nun noch verstärken. ([[Schallquellen#Versuch:_ein_Schallplattenspieler|Hier]] die genaue Beschreibung.)
+) Wie kann man die Schwingung einer Stimmgabel sichtbar machen? <br> a) Mit einer verrußten Glasplatte: Zuerst hält man eine Glasplatte über eine Kerze, bis sie ganz voller Ruß ist. Dann befestigt man an einem Zinken der Stimmgabel einen kleinen Draht, schlägt sie an und zieht den Draht schnell über die Glasplatte. Man sieht dann eine Wellenlinie. ([[Schallquellen#Versuch:_Schall_sichtbar_machen|Hier]] steht es ausführlich.) <br> b) Mit einem Stroboskop: Beleuchtet man die Stimmgabel mit Lichtblitzen, die im fast gleichen Rythmus wie die Zinken der Stimmgabel schwingt, so sieht man die Bewegung in Zeitlupe. <br> c) Mit Mikrophon und Oszilloskop: Ein Mikrophon verwandelt den Schall in Stromschwingungen, die man sich auf dem Oszilloskop anschauen kann. ([[Schallquellen#Versuch:_Schwingungsbilder_von_Tönen_und_Geräuschen|Hier]] steht es ausführlich.)
-#Was macht man bei einer Pendeluhr, wenn sie ständig vor geht? <br> Man verschiebt das schwingende Gewicht am Pendel weiter nach unten. Denn bei einer größeren Pendellänge ist die Periodendauerdauer größer. Das Pendel schwingt nicht mehr so oft und die Uhr geht langsamer.
-#Ein Ton hat eine Frequenz von 100 Hz, ein anderer von 500 Hz. Wie unterscheiden sich die beiden Töne, wenn du sie hörst? <br> Ein Ton mit einer Frequenz von 100Hz ist tiefer als der mit 500Hz.
+) Wie funktioniert eine Schallplatte? <br> Die Schallplatte funktioniert gerade umgekehrt wie der Versuch mit der verußten Glasplatte. In der Schallplatte befindet sich eine lange wellenförmige Rille. In dieser Rille bewegt sich die Nadel und schwingt. Diese Schwingung kann man nun noch verstärken. ([[Schallquellen#Versuch:_ein_Schallplattenspieler|Hier]] die genaue Beschreibung.)
-#Erkläre den Begriff "Amplitude" an einem Beispiel. <br> Wenn Maria so schaukelt, dass sie einen Meter nach vorne kommt und einen Meter zurück, dann schaukelt sie mit einer Amplitude von einem Meter.
-#Ein Lautsprecher erzeugt zunächst einen leisen, hohen Ton. Dann werden die Einstellungen am angeschlossenen Sinusgenerator verändert und der Ton ist lauter. Was wurde verändert? <br> Am Sinusgenerator wurde die Amplitude vergrößert, deshalb ist der Ton lauter.
+) Was macht man bei einer Pendeluhr, wenn sie ständig vor geht? <br> Man verschiebt das schwingende Gewicht am Pendel weiter nach unten. Denn bei einer größeren Pendellänge ist die Periodendauerdauer größer. Das Pendel schwingt nicht mehr so oft und die Uhr geht langsamer.
-#Ein Pendel schwingt mit einer Amplitude von 10cm und einer Periodendauer von 0,5 Sekunden. Was bedeutet das? <br> Von der Ruhelage aus bewegt sich das Pendel 10cm nach rechts oder nach links. Es macht in einer halben Sekunde eine Schwingung, also zwei Schwingungen pro Sekunde.
-#Mit einer verrußten Glasplatte wird die Schwingung einer Stimmgabel aufgezeichnet.
+) Ein Ton hat eine Frequenz von 100 Hz, ein anderer von 500 Hz. Wie unterscheiden sich die beiden Töne, wenn du sie hörst? <br> Ein Ton mit einer Frequenz von 100Hz ist tiefer als der mit 500Hz.
 ::Mit welcher Amplitude und mit welcher Frequenz schwingt die Stimmgabel?
 :::[[Datei:Aufgabe Wellenlinien Amplitude Frequenz Ton.png|thumb|407px|none|Die Wellenlinie der Stimmgabel.]]
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 :::[[Datei:Aufgabe Wellenlinien Amplitude Frequenz Ton2.png|thumb|407px|none|Die zweite Veränderung.]]
 ::Der Ton ist höher, es gibt mehr Schwingungen in der gleichen Zeit, die Frequenz ist größer. Man hat also eine andere Stimmgabel verwendet.
 '''10)''' a) Zeichne mit roter Farbe in ein Koordinatensystem die Wellenlinie einer Schwingung mit einer Amplitude von 3cm und einer Periodendauer von 0,2 Sekunden.

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 :::[[Datei:Aufgabe Wellenlinien Amplitude Frequenz Ton2.png|thumb|407px|none|Die zweite Veränderung.]]
 ::Der Ton ist höher, es gibt mehr Schwingungen in der gleichen Zeit, die Frequenz ist größer. Man hat also eine andere Stimmgabel verwendet.
 ==Schallausbreitung==

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 ==Schallquellen==
-#Nenne einige Möglichkeiten Schall zu erzeugen. Was haben alle diese Möglichkeiten gemeinsam? <br> Bei der Erzeugung von Schall schwingt etwas schnell: In eine Flöte blasen (die Luft), Sprechen oder Singen (die Stimmbänder), auf eine Trommel schlagen (das Trommelfell), Musik aus dem Radio (die Lautsprecher-Membran)
+#Nenne einige Möglichkeiten Schall zu erzeugen. Was haben alle diese Möglichkeiten gemeinsam? <br> Bei der Erzeugung von Schall schwingt oder vibriert etwas schnell: In eine Flöte blasen (die Luft), Sprechen oder Singen (die Stimmbänder), auf eine Trommel schlagen (das Trommelfell), Musik aus dem Radio (die Lautsprecher-Membran)
-#Wie kann man die Schwingung einer Stimmgabel sichtbar machen? <br> Zuerst hält man eine Glasplatte über eine Kerze, bis sie ganz voller Ruß ist. Dann befestigt man an einem Zinken der Stimmgabel einen kleinen Draht, schlägt sie an und zieht den Draht schnell über die Glasplatte. Man sieht dann eine Wellenlinie. ([[Schallquellen#Versuch:_Schall_sichtbar_machen|Hier]] steht es ausführlich.)
+#Wie kann man die Schwingung einer Stimmgabel sichtbar machen? <br> a) Mit einer verrußten Glasplatte: Zuerst hält man eine Glasplatte über eine Kerze, bis sie ganz voller Ruß ist. Dann befestigt man an einem Zinken der Stimmgabel einen kleinen Draht, schlägt sie an und zieht den Draht schnell über die Glasplatte. Man sieht dann eine Wellenlinie. ([[Schallquellen#Versuch:_Schall_sichtbar_machen|Hier]] steht es ausführlich.) <br> b) Mit einem Stroboskop: Beleuchtet man die Stimmgabel mit Lichtblitzen, die im fast gleichen Rythmus wie die Zinken der Stimmgabel schwingt, so sieht man die Bewegung in Zeitlupe. <br> c) Mit Mikrophon und Oszilloskop: Ein Mikrophon verwandelt den Schall in Stromschwingungen, die man sich auf dem Oszilloskop anschauen kann. ([[Schallquellen#Versuch:_Schwingungsbilder_von_Tönen_und_Geräuschen|Hier]] steht es ausführlich.)
 #Wie funktioniert eine Schallplatte? <br> Die Schallplatte funktioniert gerade umgekehrt wie der Versuch mit der verußten Glasplatte. In der Schallplatte befindet sich eine lange wellenförmige Rille. In dieser Rille bewegt sich die Nadel und schwingt. Diese Schwingung kann man nun noch verstärken. ([[Schallquellen#Versuch:_ein_Schallplattenspieler|Hier]] die genaue Beschreibung.)
 #Was macht man bei einer Pendeluhr, wenn sie ständig vor geht? <br> Man verschiebt das schwingende Gewicht am Pendel weiter nach unten. Denn bei einer größeren Pendellänge ist die Periodendauerdauer größer. Das Pendel schwingt nicht mehr so oft und die Uhr geht langsamer.

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 ) Erkläre, warum man sich in einem Zimmer ohne Schalldämmung so schlecht unterhalten kann.
-:Ohne Schalldämmung reflektiert der gesprochene Schall von den Wände, der Decke und dem Boden. Erst nach langer Zeit wird der Schall durch viele Reflektionen leiser, es gibt also einen langen "Nachhall".
+:Ohne Schalldämmung reflektiert der gesprochene Schall von den Wänden, der Decke und dem Boden. Erst nach langer Zeit wird der Schall durch viele Reflektionen leiser, es gibt also einen langen "Nachhall".
 :Will man nun dem sprechenden Menschen zuhören, dann überlagert sich der Nachhall mit dem neu gesprochen Worten. Dieses Durcheinander kann man schlecht verstehen.

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 ) Mache je eine Zeichnung wie sich der Schall von einem sprechendem Menschen in einem Klassenzimmer ausbreitet:
-#Ein Zimmer ohne Schalldämmung.
+<gallery widths=180px heights=130px  perrow=3 >
-#Ein Zimmer mit Schalldämmung an der Decke.
+ Bild:Akustik Raum ohne Schalldämmung.jpg|Ein Zimmer ohne Schalldämmung.
-#Ein Zimmer mit Schalldämmung an Decke und einer Wand.
+ Bild:Akustik Raum Decke gedämmt.jpg|Ein Zimmer mit Schalldämmung an der Decke.
 ) Erkläre, warum man sich in einem Zimmer ohne Schalldämmung so schlecht unterhalten kann.
 :Ohne Schalldämmung reflektiert der gesprochene Schall von den Wände, der Decke und dem Boden. Erst nach langer Zeit wird der Schall durch viele Reflektionen leiser, es gibt also einen langen "Nachhall".
 :Will man nun dem sprechenden Menschen zuhören, dann überlagert sich der Nachhall mit dem neu gesprochen Worten. Dieses Durcheinander kann man schlecht verstehen.

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 ==Ohr und Lärm==
-#Manche Leute hören gerne laute Musik, aber ein tropfender Wasserhahn kann nervtötend sein, wenn man sich konzentrieren will.
+) Zeichne ein menschliches Ohr im Querschnitt und benenne die einzelnen Teile.
-#Die Hundepfeife erzeugt einen sehr hohen Ton mit einer großen Frequenz. Hunde können Schall bis zu 50000Hz hören, ein junger Mensch bis zu 20000Hz. Ein älterer Mensch kann so hohe Töne nicht mehr hören.
-#Schall, der gerade so laut ist, dass man ihn als Mensch hören kann, hat eine Laustärke von 0 Dezibel. Jeder Anstieg um 10 Dezibel empfindet das menschliche Ohr als doppelt so laut. Bis zu 60db muss man also sechsmal verdoppeln: <math>2\cdot 2\cdot 2\cdot 2\cdot 2\cdot 2 = 64</math> 60db sind daher 64 mal lauter als 0db!
+) Erkläre wie das Hören des Ohres funktioniert.
-#Schnee besteht aus Eiskristallen, die sehr viele luftgefüllte Hohlräume haben. Eine Schneedecke sieht daher ungefähr aus wie ein Schwamm mit vielen Löchern. Trifft der Schall auf den Schnee, so gelangt er in diese kleinen Hohlräume und wird darin ganz oft wie ein Echo reflektiert. Bei jeder Reflektion wird der Schall ein bischen leiser, bis der Schnee den Schall "geschluckt" hat. (Siehe auch dieses [http://www.youtube.com/watch?v=s2n0n5Ep9cY Video].)
+:Die Vibrationen der Luft gelangen durch den Gehörgang an das Trommelfell. Das Trommelfell schwingt und bringt mit Hilfe der drei Knochen Hammer, Amboss und Steigbügel die Flüssigkeit der Schnecke zum Schwingen. In der Schnecke werden von der Flüssigkeit kleine Häarchen bewegt, was Nervenimpulse auslöst, die zum Gehirn geleitet werden.

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 :Wir haben den [http://www.planet-schule.de/sf/filme-online.php?first_tray=0&second_tray=2&third_tray=0&seite=2&film=8649 Film "Schallparade"] gesehen, in dem gezeigt wird, wie schnell sich der Schall eines Beckens, einer Opernsängerin und der einer Hupe ausbreitet. Die laute Hupe konnte man zwar noch in größerer Entfernung hören, aber er war genauso schnell wie der Schall des leiseren Beckens. Es war auch egal ob der Ton hoch oder tief war.
-'''5)''' Zehn Sekunden nachdem du den Blitz siehst, kannst du den Donner hören. Wie weit ist das Gewitter entfernt? Rechne einmal mit der einfachen Gewitterregel und einmal mit der Schallgeschwindigkeit von 340 m/s. [[Datei:Dreisatz_svt.png|thumb|100px|Merkregel]]
+'''5)''' Zehn Sekunden nachdem du den Blitz siehst, kannst du den Donner hören. Wie weit ist das Gewitter entfernt? Rechne einmal mit der einfachen Gewitterregel und einmal mit der Schallgeschwindigkeit von <math>340\,\rm\frac{m}{sec}</math>.
 :Nach der Gewitterregel: <math>10: 3 \approx 3{,}3</math>.  Der Blitz ist ungefähr <math>3{,}3 \,\rm km</math> entfernt eingeschlagen. (Zählt man weniger als 10 Sekunden, sollte man Schutz suchen!)
 :Mit der exakten Geschwindigkeit ist das Gewitter 3,4km entfernt:
-:als Dreisatz:
+:als Dreisatz: [[Datei:Dreisatz_svt.png|thumb|100px|Merkregel]]
   Zeit  | Strecke
 sec |  340m   *10

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 '''2)''' Dein Nachbar spielt drei Stockwerke über dir Klavier. Du hörst es laut und deutlich, auch wenn die Fenster geschlossen sind. Woran liegt das? Auch dazu haben wir ein Experiment gemacht. Beschreibe es.
-:Nicht nur Luft ist ein Schallträger, auch die Wände und die Böden sind es. Das Klavier steht im 3. Stock auf dem Boden und so gelangt der Schall in den Boden. Er wird durch die Wände nach unten geleitet und kommt dann aus der Wand heraus wieder in die Luft, sodass man ihn hören kann. Im Unterricht haben wir ein Praktikum gemacht um Schallträger zu untersuchen. Den Knopf der schwingenden Stimmgabel haben wir an einen Gegenstand gehalten und das Ohr an die andere Seite. Feste Stoffe, wie Holz, ein Buch, ... leiten den Schall gut, weiche Stoffe, wie ein Schwamm, Stoff, ... leiten den Schall schlecht.
+:Nicht nur Luft ist ein Schallträger, auch die Wände und die Böden sind es. Das Klavier steht im 3. Stock auf dem Boden und so gelangt der Schall in den Boden. Er wird durch die Wände nach unten geleitet und kommt dann aus der Wand heraus wieder in die Luft, sodass man ihn hören kann. Im Unterricht haben wir ein Praktikum gemacht um Schallträger zu untersuchen. Den Knopf der schwingenden Stimmgabel haben wir an einen Gegenstand gehalten und das Ohr an die andere Seite. Feste Stoffe, wie Holz, ein Buch, ... leiten den Schall gut, weiche Stoffe, wie ein Schwamm, Stoff, ... leiten den Schall schlecht. <br/>Im Praktikumsversuch mit dem Löffel an der Schnur haben wir gehört, dass eine Schnur den Schall sogar besser leitet als die Luft.
 <br/>Im Praktikumsversuch mit dem Löffel an der Schnur haben wir gehört, dass eine Schnur den Schall sogar besser leitet als die Luft.
 '''3)''' Mache mehrere Zeichnungen von einer Spiralfeder, die zeigen, wie sich der Schall ausbreitet.Von der Spiralfeder haben wir Zeichnungen ins Heft gemacht.