Physikalisches Schulversuchspraktikum: Akustik - JKU

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INHALTSVERZEICHNIS 1) Unterrichteter Stoff 2) Vorwissen 3) Lernziele 4) Lerninhalt des Themas 5) Versuche 6) Quellenverzeichnis 2
1) Unterrichteter Stoff Das Kapitel <strong>Akustik</strong> wird in der Unterstufe in der zweiten Klasse (sechste Schulstufe) behandelt, in der Oberstufe kommt es dann in der sechsten Klasse (zehnte Schulstufe) vor. Die Ausbreitung des Schalls a) Die Entstehung der Schallwelle Anhand einer Blattfeder lässt sich die Ausbreitung des Schalls gut nachvollziehen. Bewegt man die Blattfeder langsam hin und her, so fließt die Luft einfach herum. Bewegt sich die Blattfeder schnell genug, so hat die Luft für diesen Umströmungsvorgang nicht genug Zeit. Die ausschlagende Feder presst die angrenzende Luftschicht zusammen. Dadurch steigt der Druck, was wiederum zu einer Kompression der benachbarten Luftschicht führt und dort eine Druckzunahme zur Folge hat, usw. Es breitet sich also eine Druckwelle aus. Die Schallwelle ist in einem Gas eine Longitudinalwelle. Schall kommt durch schwingende Bewegungen in einem Gas zustande, somit kann es im Vakuum keine Schallausbreitung geben, was auch durch diverse Versuche gezeigt worden ist (Klingel in der Vakuumglocke). Schallwellen breiten sich demnach auch in festen Körpern und in Flüssigkeiten aus. Versetzt man hier ein Teilchen in Schwingung, so breiten sich wegen der Kopplungskräfte eine Longitudinalwelle und eine Transversalwelle aus. Die Deformation und die Kopplungskräfte sind in Richtung der Longitudinalwelle größer als in Richtung der Transversalwelle. Die Störung pflanzt sich also wegen der größeren Beschleunigung der Teilchen längs der Longitudinalwelle rascher fort als längs der Transversalwelle. Schallquellen sind Körper, die zu mechanischen Schwingungen fähig sind. Man unterscheidet: eindimensionale Schallquellen: schwingende Saite, Stäbe zweidimensionale Schallquellen: schwingende Membranen, Platten dreidimensionale Schallquellen: schwingende Luftsäulen b) Schallgeschwindigkeit Die Schallwellen breiten sich mit Schallgeschwindigkeit aus. Messungen der Schallgeschwindigkeit in Luft haben gezeigt, daß sie nicht von der Tonhöhe (Frequenz) und der Lautstärke (Amplitude) abhängig ist. Die Schallgeschwindigkeit hängt jedoch deutlich von der Dichte der Luft und somit von der Lufttemperatur ab. Sie beträgt beispielsweise in Luft bei 0 ° C 331 m/s und bei 20 ° C 340 m/s (bei einem Luftdruck von 1013 mbar). Eine einfache Vorrichtung zur Ermittlung der Schallgeschwindigkeit ist die Kundt’sche Röhre. Diese besteht aus einem waagrecht liegenden Glasrohr, das einseitig verschlossen ist. In die freie Öffnung ragt das Ende eines etwa 1 m langen Metallstabes. Dieser ist in der Mitte 3
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Seite 11 und 12: die einzelnen Wellen, ihre Amplitud
Seite 13 und 14: periodische Schwingung, die in Grun
Seite 15 und 16: der zweiten Stimmgabel dadurch, das
Seite 17 und 18: Schwingung von c: Und die Fouriertr
Seite 19 und 20: Man bläst in die Pfeife hinein und
Seite 21 und 22: Abbildung 17 Abbildung 18 Abbildung
Seite 23: 6) Quellenverzeichnis Sexl, Raab,

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