Arbeitsblatt: Der Schall

Naturlehre Kommunikation 3. OS Schall 1. Wie entsteht Schall? Um diese Frage zu beantworten, löse die nachfolgenden Aufträge. Klemme mit dem Daumen eine Stricknadel gegen die Pultplatte. Zupfe das freie Ende an, es entsteht ein Ton. Beobachte dabei die Stricknadel. Was stellst du fest? Spanne ein Gummiband und zupfe es an. Beobachte und notiere deine Feststellung. Diesen Auftrag kannst du zuhause lösen. Falte ein Stück Seidenpapier über den Kamm und halte deine Lippen leicht geöffnet gegen den Kamm. Summe einen Ton und achte darauf, dass das Papier nicht feucht wird. Was kannst du mit deinen Lippen fühlen? Notiere und versuche, den Sachverhalt zu erklären. Nimm einen festen Papierstreifen und spanne ihn zwischen deine Hände. Blase den Papierstreifen kräftig an. Blase ein Reagenzglas an und versuche, ihm einen Ton zu entlocken. Zupfe die Saiten einer Gitarre oder eines andern Saiteninstrumentes und berühre die tönende Saite ganz fein mit einem Finger. Was stellst du fest? 2. Tonhöhe In den Beispielen hast du unterschiedliche Möglichkeiten gesehen, wie Schall entstehen kann. Schall entsteht dadurch, dass ein Gegenstand schwingt. Auch eine Luftsäule kann schwingen. Wenn eine Mücke an deinem Ohr vorbeifliegt, dann tönt das ganz anders als wenn eine Fliege dasselbe tut. Wo liegt der Unterschied? December 09/ep 1 Dazu einige Versuche, welche dir diesen Sachverhalt näherbringen. Auftrag: Klemme mit dem Daumen eine Stricknadel gegen die Pultplatte (siehe oben). Zupfe das freie Ende an, es entsteht ein Ton. Versuche den Ton zu ändern. Vielleicht kannst du eine Melodie spielen. Welche Feststellung machst du bezüglich der erzeugten Töne? Du erinnerst dich an den Versuch mit dem Reagenzglas. Dort hast du mit einer schwingenden Luftsäule einen Ton erzeugt. Versuche nun, den erzeugten Ton zu beeinflussen. Während du beim Stricknadelversuch die Länge des frei schwingenden Endes verändert hast, kannst du hier nicht die Länge des Reagenzglases, wohl aber die Länge der darin befindlichen Luftsäule ändern. Experimentiere und notiere deine daraus gewonnenen Erkenntnisse. Aus den letzten Versuchen hast du festgestellt, dass Töne verändert werden können. Die Länge eines schwingenden Körpers oder einer schwingenden Luftsäule wirkt sich auf die Schwingungsgeschwindigkeit aus. Diese Schwingungsgeschwindigkeit, der Fachausdruck dafür heisst Frequenz, bestimmt die Höhe eines Tones. Je schneller die Schwingungsgeschwindigkeit, desto höher der Ton. Schwingt ein Körper oder eine Luftsäule in einer Sekunde einmal hin und her, sprechen wir von einem Hertz. Die Masseinheit für die Frequenz ist das Hertz (Hz). Auftrag: Zupfe eine eingespannte Stricknadel einmal stark, einmal eher schwach an. Ändert sich dabei die Tonhöhe? ja nein Ändert sich dabei die Lautstärke? ja nein Für die Tonhöhe ist die Geschwindigkeit der Schwingung entscheidend. Auch die Lautstärke eines Tones hängt von der Art der Schwingung ab. Nur hier ist es nicht die Geschwindigkeit, sondern die Weite der Schwingung. Die Schwingungsweite heisst in der Fachsprache Amplitude. Anhand eines Saiteninstrumentes lässt sich der Begriff der Amplitude einfach erklären. Zupfst du eine Saite stark an, so ist ihre Bewegung hin und her grösser, sie legt die grössere Strecke (Weite) zurück. Damit wird der Ton lauter. Zupfst du nur schwach an der Saite, so ist die Schwingungsweite, das heisst der Ausschlag der Saite, kleiner. Damit entsteht ein leiserer Ton. Die Tonhöhe wird dabei aber nicht beeinflusst! Wir merken uns: Je grösser die Amplitude, desto lauter der Ton Naturlehre 3. Kommunikation 3. OS Schall sichtbar machen Die Aufzeichnung von Schall gibt uns Aufschluss über die Tonhöhe (Frequenz) und über die Lautstärke (Amplitude). Auftrag: Versuche, die Tonaufzeichnungen in den folgenden Abbildungen zu umschreiben. Verwende dabei für jede Aufzeichnung zwei der folgenden Adjektive: hoch, tief, laut und leise. Ob ein Schall als Ton, Geräusch oder Lärm bezeichnet wird, hängt von seinem Klangbild ab. Eine regelmässige Schwingung wird als Ton bezeichnet. Unregelmässige Schwingungen werden den Geräuschen oder dem Lärm zugeordnet. Eine kurzzeitig auftretende Schwingung heisst Knall. 4. Schall wird übertragen Fest steht, dass ein schwingender Körper Schall erzeugt. Wie aber gelangt dieser Schall an unser Ohr? Schall braucht ein Transportmittel! Für die Ausbreitung von Schall ist ein Trägerstoff erforderlich! Gase, feste oder flüssige Stoffe können den Schall leiten! Die Luft leitet den Schall von der Schallquelle zu unseren Ohren. Die Schwingungen der Schallquelle werden auf die Luft übertragen und pflanzen sich im Luftraum fort. Die schwingende Luft lässt unser Trommelfell mitschwingen, dadurch können wir die Schallquelle hören. Wie schnell breitet sich der Schall aus? Eine sehr interessante Frage, welche sich nicht allgemeingültig beantworten lässt. Die Schallgeschwindigkeit ist vom übertragenden Medium, also vom Stoff in dem sich die Schallwellen ausbreiten, abhängig. Hier einige Beispiele: Medium Luft Kohlendioxid Wasserstoff Wasser Meerwasser Marmor Stahl Glas [v] in 340 254 1300 1485 1530 3800 5100 5300 Auftrag: Versuche, auf folgende Fragen eine Antwort zu finden. Schreibe die Lösungen in dein Heft. December 09/ep 3 1. An der Kinokasse: Welche Einrichtung erlaubt es dir, mit der Kassiererin durch die Glasscheibe zu sprechen? 2. Weshalb macht das Singen im Badezimmer oft viel Spass? Weshalb ist es in einem Hallenbad ziemlich laut? 3. Weshalb hörst du bei einem Gewitter den Donner erst nach dem Leuchten des Blitzes? 4. Welches einfache Hilfsmittel kannst du bei grossen Rufdistanzen einsetzen? 5. Mit welchem Trick kannst du schwach hörbare Geräusche besser wahrnehmen? 6. In leeren Räumen hört sich eine Unterhaltung deutlich lärmiger an als in möblierten und mit Teppich ausgelegten Räumen. Weshalb? 7. Fische, Wale und Delphine können sehr gut hören. Was weisst du darüber? Kannst auch du unter Wasser hören? Wie unterscheidet sich das Hören unter Wasser vom gewohnten Hören in der Atmosphäre? 8. Der Häuptling „Lauschender Luchs legt sein Ohr auf ein Bahngleis und prophezeit das baldige Eintreffen eines Zuges. Weshalb kann er das? LÖSUNG Schall 1. Wie entsteht Schall? Um diese Frage zu beantworten, löse die nachfolgenden Aufträge. Klemme mit dem Daumen eine Stricknadel gegen die Pultplatte. Zupfe das freie Ende an, es entsteht ein Ton. Beobachte dabei die Stricknadel. Was stellst du fest? Die Stricknadel schwingt. Spanne ein Gummiband und zupfe es an. Beobachte und notiere deine Feststellung. Tiefer Brummton Diesen Auftrag kannst du zuhause lösen. Falte ein Stück Seidenpapier über den Kamm und halte deine Lippen leicht geöffnet gegen den Kamm. Summe einen Ton und achte darauf, dass das Papier nicht feucht wird. Was kannst du mit deinen Lippen fühlen? Notiere und versuche, den Sachverhalt zu erklären. Das Papier schwingt. Kräuseln an der Lippe. Nimm einen festen Papierstreifen und spanne ihn zwischen deine Hände. Blase den Papierstreifen kräftig an. Blase ein Reagenzglas an und versuche, ihm einen Ton zu entlocken. Zupfe die Saiten einer Gitarre oder eines andern Saiteninstrumentes und berühre die tönende Saite ganz fein mit einem Finger. Was stellst du fest? Die Saite schwingt. LÖSUNG 2. Tonhöhe In den Beispielen hast du unterschiedliche Möglichkeiten gesehen, wie Schall entstehen kann. Schall entsteht dadurch, dass ein Gegenstand schwingt. Auch eine Luftsäule kann schwingen. Wenn eine Mücke an deinem Ohr vorbeifliegt, dann tönt das ganz anders als wenn eine Fliege dasselbe tut. Wo liegt der Unterschied? December 09/ep 5 Frequenz: Zahl der Flügelschwingungen Dazu einige Versuche, welche dir diesen Sachverhalt näherbringen. Auftrag: Klemme mit dem Daumen eine Stricknadel gegen die Pultplatte (siehe oben). Zupfe das freie Ende an, es entsteht ein Ton. Versuche den Ton zu ändern. Vielleicht kannst du eine Melodie spielen. Welche Feststellung machst du bezüglich der erzeugten Töne? Die Tonhöhen sind verschieden. Je kürzer das schwingende Ende, desto höher der Ton. Du erinnerst dich an den Versuch mit dem Reagenzglas. Dort hast du mit einer schwingenden Luftsäule einen Ton erzeugt. Versuche nun, den erzeugten Ton zu beeinflussen. Während du beim Stricknadelversuch die Länge des frei schwingenden Endes verändert hast, kannst du hier nicht die Länge des Reagenzglases, wohl aber die Länge der darin befindlichen Luftsäule ändern. Experimentiere und notiere deine daraus gewonnenen Erkenntnisse. Die Höhe der Luftsäule kann durch die Wasserhöhe im Reagenzglas beeinflusst werden. Aus den letzten Versuchen hast du festgestellt, dass Töne verändert werden können. Die Länge eines schwingenden Körpers oder einer schwingenden Luftsäule wirkt sich auf die Schwingungsgeschwindigkeit aus. Diese Schwingungsgeschwindigkeit, der Fachausdruck dafür heisst Frequenz, bestimmt die Höhe eines Tones. Je schneller die Schwingungsgeschwindigkeit, desto höher der Ton. Schwingt ein Körper oder eine Luftsäule in einer Sekunde einmal hin und her, sprechen wir von einem Hertz. Die Masseinheit für die Frequenz ist das Hertz (Hz). December 09/ep 6 December 09/ep 7 LÖSUNG Auftrag: Zupfe eine eingespannte Stricknadel einmal stark, einmal eher schwach an. Ändert sich dabei die Tonhöhe? ja nein Ändert sich dabei die Lautstärke? ja nein Für die Tonhöhe ist die Geschwindigkeit der Schwingung entscheidend. Auch die Lautstärke eines Tones hängt von der Art der Schwingung ab. Nur hier ist es nicht die Geschwindigkeit, sondern die Weite der Schwingung. Die Schwingungsweite heisst in der Fachsprache Amplitude. Anhand eines Saiteninstrumentes lässt sich der Begriff der Amplitude einfach erklären. Zupfst du eine Saite stark an, so ist ihre Bewegung hin und her grösser, sie legt die grössere Strecke (Weite) zurück. Damit wird der Ton lauter. Zupfst du nur schwach an der Saite, so ist die Schwingungsweite, das heisst der Ausschlag der Saite, kleiner. Damit entsteht ein leiserer Ton. Die Tonhöhe wird dabei aber nicht beeinflusst! Wir merken uns: Je grösser die Amplitude, desto lauter der Ton 3. Schall sichtbar machen Die Aufzeichnung von Schall gibt uns Aufschluss über die Tonhöhe (Frequenz) und über die Lautstärke (Amplitude). Auftrag: Versuche, die Tonaufzeichnungen in den folgenden Abbildungen zu umschreiben. Verwende dabei für jede Aufzeichnung zwei der folgenden Adjektive: hoch, tief, laut und leise. tief leise tief laut hoch leise hoch laut LÖSUNG Ob ein Schall als Ton, Geräusch oder Lärm bezeichnet wird, hängt von seinem Klangbild ab. Eine regelmässige Schwingung wird als Ton bezeichnet. Unregelmässige Schwingungen werden den Geräuschen oder dem Lärm zugeordnet. Eine kurzzeitig auftretende Schwingung heisst Knall. 5. Schall wird übertragen Fest steht, dass ein schwingender Körper Schall erzeugt. Wie aber gelangt dieser Schall an unser Ohr? December 09/ep 8 Schall braucht ein Transportmittel! Für die Ausbreitung von Schall ist ein Trägerstoff erforderlich! Gase, feste oder flüssige Stoffe können den Schall leiten! Die Luft leitet den Schall von der Schallquelle zu unseren Ohren. Die Schwingungen der Schallquelle werden auf die Luft übertragen und pflanzen sich im Luftraum fort. Die schwingende Luft lässt unser Trommelfell mitschwingen, dadurch können wir die Schallquelle hören. Wie schnell breitet sich der Schall aus? Eine sehr interessante Frage, welche sich nicht allgemeingültig beantworten lässt. Die Schallgeschwindigkeit ist vom übertragenden Medium, also vom Stoff in dem sich die Schallwellen ausbreiten, abhängig. Hier einige Beispiele: Medium Luft Kohlendioxid Wasserstoff Wasser Meerwasser Marmor Stahl Glas [v] in 340 254 1300 1485 1530 3800 5100 5300 LÖSUNG Auftrag: Versuche, auf folgende Fragen eine Antwort zu finden. Schreibe die Lösungen in dein Heft. 1. An der Kinokasse: Welche Einrichtung erlaubt es dir, mit der Kassiererin durch die Glasscheibe zu sprechen? Gegensprechanlage - Loch in der Scheibe 2. Weshalb macht das Singen im Badezimmer oft viel Spass? Weshalb ist es in einem Hallenbad ziemlich laut? keine schalldämmenden Stoffe 3. Weshalb hörst du bei einem Gewitter den Donner erst nach dem Leuchten des Blitzes? Schallgeschwindigkeit Lichtgeschwindigkeit 4. Welches einfache Hilfsmittel kannst du bei grossen Rufdistanzen einsetzen? Handtrichter 5. Mit welchem Trick kannst du schwach hörbare Geräusche besser wahrnehmen? Ohrtrichter 6. In leeren Räumen hört sich eine Unterhaltung deutlich lärmiger an als in möblierten und mit Teppich ausgelegten Räumen. Weshalb? Schalldämmung fehlt 7. Fische, Wale und Delphine können sehr gut hören. Was weisst du darüber? Kannst auch du unter Wasser hören? Wie unterscheidet sich das Hören unter Wasser vom gewohnten Hören in der Atmosphäre? Schall erscheint intensiver (höhere Übertragungsgeschwindigkeit) December 09/ep 9 8. Der Häuptling Lauschender Luchs legt sein Ohr auf ein Bahngleis und prophezeit das baldige Eintreffen eines Zuges. Weshalb kann er das? Schallübertragung durch feste Stoffe December 09/ep 10