Wie bewegt sich Schall durch die Luft? Vollständige Erklärung

Es ist schwer, sich die Welt ohne Ton vorzustellen, da wir uns so sehr darauf verlassen. Es ist das erste, was wir morgens hören, sei es die Vögel oder Ihr Wecker. Der Klang ist alles um uns herum – wenn Leute reden, wenn wir fernsehen oder Musik hören usw. Es könnte auch das letzte sein, was Sie hören, bevor Sie einschlafen, wenn Ihr Nachbar laut ist oder die Hunde bellen.

Wie bewegt sich der Ton?

Es steckt jedoch noch viel mehr dahinter, also lesen Sie weiter. Wir werden darüber sprechen, was der Klang ist, wie er sich bewegt, was er am besten durchläuft und vieles mehr.

Es ist eine beeindruckende Sache, und obwohl die Frage einfach erscheint, ist die Antwort darauf ziemlich kompliziert. In den einfachsten Worten ist der Klang eine Energie, die durch Vibrationen erzeugt wird.
Es gibt jedoch noch viel mehr, also lesen Sie weiter. Wir werden darüber sprechen, was der Klang ist, wie er sich bewegt, was er am besten durchläuft und vieles mehr.

Was genau ist Sound?

Wir sprechen von Energie, die durch Vibration erzeugt wird. Überlegen Sie, was passiert, wenn Sie eine Trommel schlagen. Seine Haut vibriert so schnell, dass die Luft vibriert. Die Luft bewegt sich dann und trägt die Energie überall um die Trommel herum.

Der physikalische Prozess des Klangs erzeugt und sendet ihn durch die Luft. Der psychologische Prozess ist das, was in unserem Gehirn und unseren Ohren passiert. Es wandelt die Energie in das um, was wir dann Lärm, Musik, Sprache usw. nennen.

Der Schall kommt, ähnlich wie das Licht, von seiner Quelle. Der Unterschied besteht darin, dass Schall nicht durch ein Vakuum wandern kann. Es muss sich durch etwas wie Glas, Luft, Wasser, Metall usw. bewegen.

Die Wissenschaft hinter dem Klang

Interessanterweise verhalten sich Schall, Licht und Wasser ähnlich. Haben Sie jemals bemerkt, dass Strandwellen nie gleich sind? Einige sind größer, während andere mehr Macht haben. Dies liegt daran, dass die Energie, die sie trägt, oft auf verschiedenen Ebenen liegt.

Das Gleiche passiert auch mit Ton und Licht. Haben Sie jemals versucht, Licht von einem Spiegel zu reflektieren? In ähnlicher Weise können Sie auch Vibrationen reflektieren, die wir als Echo kennen. Echo ist die Energie, die zur Wand wandert, bevor sie zurück und zu Ihren Ohren springt. Wir alle wissen, dass Echo nicht direkt nach dem Klang passiert, da es Zeit braucht, bis die Energie reist.

Eine Sache, an die Sie sich erinnern müssen, ist, dass diese Wellen ihre Energie verlieren. Aus diesem Grund können Sie nur so weit und an ruhigen Wettertagen hören. Wenn der Wind zu stark ist, werden Sie den lauten Club in der anderen Straße wahrscheinlich nicht hören, obwohl Sie ihn bei ruhigem Wetter gut hören. Dies liegt daran, dass der Wind die Energie ableitet.

Schalleigenschaften

Seine Geschwindigkeit hängt hauptsächlich von den Umgebungsbedingungen und der Dichte des Mediums ab. Das Medium kann dünn oder dick sein, was dann bestimmt, wie schnell die Energie durch es wandern wird. Die Frequenz ist die Gesamtzahl der von der Quelle erzeugten Schwingungen.

Schallwellen, die lange Wellenlängen haben, sind diejenigen, die wir als Low-Pitch kennen. Diejenigen mit kurzen Wellenlängen sind das, was wir als High-Pitch kennen.

Wie entsteht Ton?

Jedes physische Objekt verursacht Vibrationen, wenn es sich in der Luft bewegt. Dies führt zur Erzeugung von Wellen in der Luft, die sich dann als Schallform fortbewegen.

Ähnlich wie das oben erwähnte Trommelbeispiel vibrieren auch unsere Stimmbänder, wenn wir sprechen. Diese Vibration tritt in Luft, festen Medien und Flüssigkeiten auf. Diese Vibrationen können lange Strecken zurücklegen, was bei Zügen auf Stahlbahnen der Fall ist. Weißt du, wie du den Zug herannahen hörst, auch wenn er noch weit weg ist? Es ist die Vibration.

Wie bewegen sich Schallwellen?

Schwingungen wandern bei Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von 343 m/s durch die Luft. Dies geht bis zu 1482 m / s durch Wasser und 5960 m /s durch Stahl. Wenn es sich um ein gasförmiges Medium handelt, geht der Schall langsam ab, da die Moleküle lose gebunden sind.

Sie müssen eine lange Strecke zurücklegen, wobei sie oft mit anderen Molekülen kollidieren. Wenn es sich um ein festes Medium handelt, sind die Atome sehr dicht gepackt, so dass sie sich schnell bewegen. Wenn das Medium flüssig ist, sind die Fragmente nicht so stark miteinander verbunden, sodass sich die Wellen nicht so schnell bewegen wie durch feste Medien.

Die Schallgeschwindigkeit

Haben Sie jemals von jemandem gehört, der sagte, ein Flugzeug habe die Schallmauer durchbrochen? Wissen Sie, was das bedeutet?

Es bedeutet, dass das Flugzeug so schnell ging, dass es diese hochintensiven Wellen überholte, die es erzeugt. Das Flugzeug macht dann ein Geräusch, das als Schallknall bezeichnet wird. Deshalb kommt sein Klang zu Ihnen, bevor Sie jemals ein Flugzeug am Himmel sehen.

Es gibt keine Möglichkeit zu sagen, wie schnell es reist. Es hängt alles vom Medium ab, da es sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch flüssiges, festes und gasförmiges Medium bewegt. Seine Geschwindigkeit hängt davon ab, wie dicht das Medium ist.

Der Lärm wandert durch Stahl etwa 15 mal schneller als durch Luft und etwa 4 mal schneller durch Wasser als durch Luft. Genau aus diesem Grund verwenden U-Boote SONAR und es ist fast unmöglich zu sagen, woher der Lärm kommt, wenn Sie im Meer schwimmen.

Schall wandert auch unterschiedlich durch verschiedene Gase. Wenn die Luft warm ist, bewegt sie sich viel schneller als in kalter Luft. Es bewegt sich auch 3x schneller in Helium als in gewöhnlicher Luft. Kennst du die lustigen Stimmen, mit denen du sprichst, wenn du Helium einatmest? Dies geschieht, weil sich die Wellen schneller und in höherer Frequenz bewegen.

Wie hören wir Geräusche?

Wir hören mit unseren Ohren in einem scheinbar einfachen Prozess, der eigentlich ziemlich komplex ist. Die beeindruckende Orgel ermöglicht es uns, alle Arten von Klängen in verschiedenen Frequenzen und Entfernungen zu hören.

Die Wellen wandern vom Außenohr durch den Gehörgang. Dadurch vibriert das Trommelfell, wodurch sich die Gehörknöchelchen bewegen. Die Vibrationen bewegen sich mit dem ovalen Fenster durch die Flüssigkeit im Innenohr, die dann viele winzige Haarzellen stimuliert. Infolgedessen verwandeln sich die Schwingungen in einen elektrischen Impuls, den unser Gehirn als Schall wahrnimmt.

Wie bewegt sich Schall durch eine Flüssigkeit?

Schall bewegt sich immer in Wellen, unabhängig davon, ob er durch ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein festes Medium strömt. Sie bewegen sich durch Teilchen, die miteinander kollidieren. Es ist ein Dominoeffekt, da ein Teilchen ein anderes trifft, ähnlich wie die Wärme.

Die Wellen verlaufen nicht nach einem starren Muster im Raum, wenn es darum geht, durch eine Flüssigkeit zu reisen. Die Bindung zwischen Molekülen ist normalerweise viel schwächer und bricht und bildet sich immer wieder neu. Sobald der Druck mindestens ein wenig erhöht wird, bewirkt die Flüssigkeit, dass sich die Partikel in Bereiche mit niedrigerem Druck bewegen. Diese Moleküle drücken dann diejenigen, die bereits vorhanden sind, wodurch der Druck in der Umgebung zunimmt.

Moleküle haben Trägheit, so dass sie normalerweise weiter gehen, als es braucht, um den Druck auszugleichen. Der Vorgang wiederholt sich, bis die Wellen die Energie wegtragen. Das beste Beispiel dafür sind die mehreren Wellen, die sich von dort ausbreiten, wo Sie einen Stein ins Wasser fallen lassen.

Wie bewegt sich Schall durch Gas?

Gase reagieren ähnlich wie Flüssigkeiten. Da sie weniger dicht sind, sind Gase kompressibler. Schall bewegt sich schneller, wenn die Materialien weniger dicht und stärker komprimiert sind. Die Kompressibilitätsänderung hat einen signifikanteren Effekt auf die Welle als wenn sich die Dichte ändert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich der Schall durch Gas viel langsamer bewegt als durch Flüssigkeiten, selbst wenn es sich um dieselbe Substanz handelt.

Warum erzeugen verschiedene Instrumente unterschiedliche Klänge?

Wenn Sie jemals darüber nachgedacht haben, was Klang ist und wie er sich bewegt, haben Sie wahrscheinlich auch über Musikinstrumente nachgedacht. Sie sind alle im Wesentlichen dasselbe und erzeugen Schallwellen mit der gleichen Frequenz und Amplitude. Wie klingen sie anders?

Die meisten Leute denken, dass Wellen identisch sind, aber die Instrumente vibrieren unterschiedlich voneinander. Die Wahrheit ist jedoch, dass die Wellen nicht identisch sind. Jedes Instrument erzeugt viele, viele verschiedene Wellen gleichzeitig. Die Grundwelle ist die Grundwelle und diejenige, die eine bestimmte Amplitude und Tonhöhe hat. Höhere Töne sind Obertöne, auch Obertöne genannt. Jeder Oberton hat eine Frequenz, die höher ist als die Grundfrequenz.

Dies bedeutet, dass jedes Instrument ein Muster aus Grundfrequenzen und Obertönen erzeugt, das als Klangfarbe bezeichnet wird. Die Kombination dieser Wellen gibt eine Form, um einen einzigartigen Klang jedes Instruments zu erzeugen. Genau deshalb ist jedes Instrument anders.

Es gibt einen anderen Grund und ist, dass sich die Amplitude jeder Welle jede Sekunde einzigartig ändert. Eine Flöte erzeugt schnelle Klänge, die bald sterben, während Klaviervibrationen langsam sterben, da sie auch länger brauchen, um sich aufzubauen.

Reflexion

Der Schall wird von einer bestimmten Oberfläche immer im gleichen Winkel reflektiert, in dem er auf sie trifft. Auf diese Weise können wir Schall mit gekrümmten Reflexionen genauso fokussieren, wie wir gekrümmte Spiegel verwenden, um Licht zu fokussieren.

Sie müssen von whispering Galleries gehört haben, den Räumen, in denen Sie an einer Stelle ein Wort flüstern können, das dann an einer anderen Stelle ziemlich weit entfernt zu hören ist. Wir verwenden Reflexion, um den Ton zu fokussieren, wenn wir durch hohle Hände und ein Megaphon sprechen.

In Auditorien und Konzertsälen kann die Reflexion jedoch ein ernstes Problem darstellen. Wenn ein Saal nicht richtig gestaltet ist, kann das erste Wort, das jemand im Mikrofon sagt, sekundenlang widerhallen. Wenn sie weiter reden, würde jedes Wort ein ganzes Durcheinander verursachen. Dies geschieht mit Musik genauso gut.

Das Problem wird normalerweise mit schallabsorbierenden Materialien gelöst, die zur Abdeckung der reflektierenden Oberflächen verwendet werden. Akustische Fliesen, Vorhänge, Tücher und viele andere Materialien können helfen. Sie sind alle porös, so dass Wellen durch die kleinen luftgefüllten Räume eindringen und in ihnen aufprallen können, bis die Energie verbraucht ist.

Interessanterweise verwenden einige Tiere auch Schallreflexion zur Echoortung. Sie verlassen sich auf das Hören statt auf den Sehsinn. Tiere wie Zahnwale und Fledermäuse können Geräusche aussenden, die über unsere Hörgrenzen hinausgehen und bis zu 200.000 Hz erreichen. Fledermäuse können sogar eine Mücke hören und lokalisieren, selbst wenn es in völliger Dunkelheit ist.

Brechung

Wenn eine Welle in einem bestimmten Winkel von einem Material zum anderen geht, ändert sie immer die Geschwindigkeit. Dies führt dazu, dass sich die Wellenfront verbiegt und als Brechung bezeichnet wird.

Der beste Weg, es zu verstehen, ist in einem Physiklabor, wo sie einen linsenförmigen Ballon verwenden, ihn mit Kohlendioxid füllen und die Schallwelle fokussieren.

Beugung

Wenn Wellen durch oder um eine Barriere gehen, wird deren Rand zu einer sekundären Schallquelle, die Wellen gleicher Wellenlänge und Frequenz sendet.

Diese Wellen breiten sich dann aus, und wir nennen das Beugung. Dies ist ein lustiges Phänomen, weil es uns erlaubt, Geräusche um Ecken zu hören, obwohl Schallwellen tatsächlich in einer geraden Linie verlaufen.

Interferenz

Interferenz tritt jedes Mal auf, wenn Wellen interagieren. In Auditorien kann die Interferenz zwischen den Klängen tote Stellen erzeugen, in denen Klarheit und Lautstärke schlecht sind. Es kann jedoch die Akustik eines Auditoriums verbessern, wenn Sie die reflektierenden Oberflächen so anordnen, dass der Schallpegel dort erhöht wird, wo das Publikum sitzt.

Wenn die beiden interferierenden Wellen unterschiedliche Frequenzen haben, erzeugen sie einen Ton mit abwechselnd abnehmender und zunehmender Intensität. Die Pulsationen, die wir dann hören, werden Beats genannt. Dies kann zu Ihrem Vorteil genutzt werden und ist etwas, Klavier Dreher die ganze Zeit tun. Sie passen den Ton einer Saite gegen eine Standardstimmgabel an, bis Sie den Beat nicht mehr hören können.

Wie verwenden wir Sound?

Der Klang spielt eine große Rolle in unserem Leben und ist etwas, auf das wir uns jeden Tag verlassen. Tiere sind wahrscheinlich noch mehr davon abhängig, da sie es zum Überleben nutzen. Sie tauschen Geräusche aus, um mögliche Bedrohungen und verschiedene Raubtiere zu kommunizieren oder abzuschrecken.

Die Menschen haben sich ein bisschen mehr entwickelt, also benutzen wir Sprache. Jede Sprache und jedes Wort ist jedoch im Wesentlichen ein Klang, mit dem wir kommunizieren.

Es gibt viele verschiedene Klangtechnologien und Musikinstrumente, die viele verschiedene Klänge erzeugen. Wir haben auch Technologien entwickelt, mit denen wir Sounds auf MP3, CDs, Memory Sticks usw. aufnehmen können.

Menschen verwenden auch hochfrequente Geräusche, die auch als Ultraschall bekannt sind, für so viele Dinge, vom Zähneputzen bis zur Überprüfung des Babys im Mutterleib.