Schall ist eine Form von Energie. Es kann erzeugt, bewegt, ausgeführt, über Zeit und Entfernung verteilt und eine riesige Menge an Energie transportiert werden. Es ertönt nur solange Energie im System für den Dauerbetrieb vorhanden ist. Es wird am besten als etwas Hörbares definiert. Es ist eigentlich eine Welle, eine Reihe von Vibrationen, die ein Medium innerhalb eines für das menschliche Ohr wahrnehmbaren Frequenzbereichs durchlaufen. Es kann sich auch durch Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe ausbreiten, ist aber im Vakuum, einschließlich des Weltraums, nicht zu hören. Aber was müssen wir sonst noch darüber wissen? Mal schauen!

Schall Energie

Schall ist also eine longitudinale, mechanische Welle. Dies wird durch die Hin- und Herschwingung der Teilchen in dem Medium verursacht, durch das sich die Schallwelle bewegt. Die Schwingungen des Objekts versetzen die Partikel im umgebenden Medium in Schwingung, sodass sie von den Hörrezeptoren erfasst werden. Das nennt man Ton. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass wir aus physikalischer Sicht die Wellen der Schwingungsbewegung selbst als Schall betrachten, unabhängig davon, ob das menschliche Ohr sie hört oder nicht. Es ist auch wichtig, dass Schall ein Medium braucht, um sich fortzupflanzen. Es kann sich durch jedes Medium bewegen, aber wie in der Einleitung erwähnt, nicht im Vakuum. Im Weltraum gibt es keinen Ton, weil es kein Medium gibt, um Schallschwingungen zu übertragen. Wenn die Vibrationen schnell sind, hören wir einen tiefen Ton, und wenn sie langsam sind, hören wir einen tiefen Ton.

Eigenschaften von Schallwellen

Geräusche sind normalerweise für das menschliche Ohr hörbar, wenn ihre Frequenz und Anzahl von Schwingungen im Kaliber von 20 bis 20.000 pro Sekunde gemessen werden können, aber dieser Bereich kann individuell sehr unterschiedlich sein. Schallwellen mit einer niedrigeren Frequenz als hörbare Wellen werden als Unterschall oder Infraschall bezeichnet, und solche, deren Frequenz den hörbaren Bereich überschreitet, werden als Ultraschall definiert. Eine Schallwelle wird normalerweise grafisch durch eine wellenförmige, horizontale Linie dargestellt, aber diese Grafik ist nur eine Darstellung und kein tatsächliches Bild einer Welle. Die Schallwelle wird durch Druckänderungen verursacht, die durch Vibrationen verursacht werden.

Es gibt Tiefdruck- und Hochdruckgebiete.

Hochdruckgebiete werden als Täler und Tiefdruckgebiete als Täler bezeichnet, und der physikalische Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spitzen oder Vertiefungen in einer Schallwelle wird als Wellenlänge bezeichnet. Die Amplitude ist das Maß an Kompression oder Expansion, das in einem von einer Schallwelle durchquerten Medium auftritt. Eine große Amplitude bedeutet lautes Geräusch, während eine kleine Amplitude ein leises Geräusch bedeutet.

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Die Frequenz bezieht sich auf die Geschwindigkeit, mit der sich ein bestimmter Schall durch die Luft ausbreitet. Sie wird in Zyklen pro Sekunde berechnet. Die SI-Einheit der Frequenz ist das Hertz. Die Geschwindigkeit kann als Produkt aus Frequenz und Wellenlänge berechnet werden. Aus der Formel lässt sich jedoch ableiten, dass zwischen Frequenz und Wellenlänge ein umgekehrter Zusammenhang besteht, was bedeutet, dass beispielsweise eine doppelt so große Saite die halbe Schwingungszahl hat und eine höherfrequente Schwingung einen höheren Klang hat. Die Schallgeschwindigkeit ist abhängig vom Medium: 340 Meter/Sekunde in Luft, 1.500 Meter/Sekunde in Wasser und schließlich 2.500 bis 6.000 Meter/Sekunde in fester Materie.

Dadurch breitet sich Schall in Festkörpern und Flüssigkeiten besser aus und ist somit wahrnehmbarer. Die Schallgeschwindigkeit kann auch durch die Temperatur des zu übertragenden Mediums verändert werden, wenn auch geringfügig. In wärmerer Luft breitet sich der Schall mit einer etwas höheren Geschwindigkeit aus, während die Geschwindigkeit in kalter Luft etwas niedriger als 340 Meter pro Sekunde ist. Da die Schallleitfähigkeit von der Dichte des Mediums abhängt, sind Feststoffe bessere Leiter als Flüssigkeiten und Flüssigkeiten effizienter als Gase. Schallwellen können ebenso wie Lichtwellen abprallen, gebrochen, gebogen und absorbiert werden. Die Reflexion von Schallwellen kann zu Echos führen – ein wichtiger Faktor in der Akustik von Theatern und Auditorien.

Eine Schallwelle kann durch Wellen eines Körpers mit derselben Schwingungsfrequenz verstärkt werden, aber eine Kombination von Wellen mit unterschiedlichen Schwingungsfrequenzen kann Schwebungen oder Pulsationen oder andere Arten von Interferenzen verursachen. Es ist interessant, darüber nachzudenken, was diese in der Luft gemessene Geschwindigkeit von 340 Metern / Sekunde bedeutet. Vielleicht fällt es auf, wenn es ins Kilometer/Stunden-Format umgerechnet wird, hier entspricht es 1224. Bei solchen Geschwindigkeiten können Kampfjets reisen. Überschallflugzeuge können die Schallgeschwindigkeit überschreiten. Das knallende Geräusch, das im Moment des Überquerens auftritt, wird als Schallexplosion bezeichnet.

Was ist Hören?

Im Gegensatz zur Geruchs- oder Geschmackswahrnehmung, die auf chemischen Wechselwirkungen basiert, ist das Hören ein mechanischer Prozess, bei dem das Ohr wahrgenommene Schallwellen in elektrische Signale umwandelt, die das Gehirn verstehen kann. Unser Hörsystem besteht aus mehreren funktionierenden Komponenten. Das Außenohr sammelt Geräusche, die das Trommelfell im Mittelohr vibrieren lassen. Das Innenohr nimmt diese Schwingungen auf und leitet sie an den Hörnerv weiter. Diese Impulse gelangen schließlich in unser Gehirn, das sie in das übersetzt, was wir hören. Hören bezieht sich also auf das Bewusstsein für das Vorhandensein von Geräuschen und die Bestimmung der Bedeutung von Geräuschen. Es beginnt als Schwingung, die durch das Gehörsystem das Gehirn erreicht – wo wir es tatsächlich hören.

Was ist das Dezibel und wie wird es gemessen?

Dezibel (abgekürzt dB) ist eine Maßeinheit zur Messung der Schallintensität. Die Dezibel-Skala ist etwas seltsam, da das menschliche Ohr unglaublich empfindlich ist. Unsere Ohren hören viel, vom leisen Kribbeln der Fingerkuppen bis zum nervtötend lauten Düsentriebwerk. In Bezug auf die Leistung ist das Geräusch des Strahltriebwerks etwa 1 Billion Mal lauter als das kleinste hörbare Geräusch. Das ist ein riesiger Unterschied! Auf der Dezibelskala ist das kleinste hörbare Geräusch (nahezu vollständiger Stille) 0 dB. Zehnmal stärkerer Ton sind 10 dB. Der Ton ist 100-mal lauter als fast völlige Stille bei 20 dB. Sound fast 1000-mal lauter als nahezu völlige Stille. Hier sind einige gängige Geräusche und ihre Dezibel:

  • Nahezu völlige Stille – 0 dB
  • Ein Flüstern – 15 dB
  • Normales Gespräch – 60 dB
  • Ein Rasenmäher – 90 dB
  • Die Hupe eines Autos – 110 dB
  • Ein Rockkonzert oder ein Düsentriebwerk – 120 dB
  • Ein Schuss oder Kracher – 140 dB

Offensichtlich wissen wir aus eigener Erfahrung, dass die Entfernung die Schallintensität erheblich beeinflusst – wenn Sie weg sind, nimmt die Kraft erheblich ab. Jeder Ton über 85 dB kann zu Hörverlust führen, und der Verlust hängt von der Lautstärke des Tons und der Expositionsdauer ab. Acht Stunden 90-dB-Schall können das Ohr schädigen, und jede Exposition gegenüber 140-dB-Schall verursacht sofortige Schäden und echte Schmerzen.

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