Didaktischer Überblick (diese Seite)

Schallquellen, Mitschwingen

Lautsprecher, Mikrophon, Oszilloskop

Schwingungen mit der Schraubenfeder, Resonanzkatastrophe

Chladni´sche Klangfiguren Bild 1, Bild 2, Bild 3

Kundt´sches Rohr

Richtungshören

Schall-Leitung in Luft; Körperschall, Schallreflexion

Welle

Wellenmodell,

Longitudinale Welle Simulation: Video

Transversale Welle Simulatuion: Video

Knall Video: Simulation: Fortpflanzung eines Knalls

 

Schwebung

Oberwellen

Fourier-Zerlegung einer Schallwellen

akustische Unschärfe

Didaktischer Überblick

Das Themengebiet Akustik soll beispielhaft für das Vorgehen eines Naturwissenschaftlers erarbeitet werden.

Als erstes wird die Natur als Ganzes zerlegt in System, Umgebung und Systemgrenze. Anschließend wird Einfluss auf das System genommen durch Zufuhr von Energie von außen und die Auswirkungen in dem System untersucht. Durchgeführt wird ein Experiment mit einer Stimmgabel auf einem Resonanzkasten, einem Klöppel und den Ohren. Man entdeckt, dass das zittern der Stimmgabelzinken Ursache für den Ton ist. Der Versuch, durch das Unterbinden des Zitterns der angeschlagenen Stimmgabel den Ton zu unterdrücken, scheitert jedoch wegen der Nähe von Stimmgabeln mit gleicher Eigenfrequenz. Dadurch wird deutlich, dass ein Naturwissenschaftler grundsätzlich nie sicher sein kann, das er alles in einem abgeschlossenen System Enthalten richtig erfasst hat. Es bleibt eine Unsicherheit, schon weil es nicht gelingen kann ein System aus der Natur zu lösen.  

Aus den bereits jetzt gemachten Erfahrungen wird ein Modell zur Funktionsweise der Hörens im Ohr entworfen (Hörschnecke, Flimmerhärchen). Die Möglichkeiten, ein Ohr eines Tieres sezieren zu können, bleibt der Biologie vorbehalten. Hier müssen Abbildungen des Innenohres im Internet genügen.

Es folgen Versuche zur Klärung, unter welchen Bedingungen eine Stimmgabel mitschwingt, die Definition des Kammertons a´, die Untersuchung einer Stimmgabelschwingung mit einer Rußplatte, die Untersuchung einer elektrischen Mikrofon (gleichzeitig Kopfhörer), eines Lautsprechers, die Einbeziehung eines Oszilloskops zur Bestimmung von Amplitude, Schwingungsdauer, Frequenz, die Vorwegnahme der Sinuskurve als mathematische Kreisfunktion.

Weiter erfolgen historische Versuche zur Sichtbarmachung stehender Wellen als Eigenschwingung im Gegensatz zu erzwungenen Schwingungen (Chladni´schen Klangfiguren  deutsch  engl. ) und die Demonstration der Resonanz an einem Federpendel einschließlich der Resonanzkatastrophe mit Beispielen für ihre Anwendung.

Daran schließen sich die Versuche mit den Kundt´schen Staubfiguren stehender Wellen in Luftsäulen, Der Versuch zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit, Versuche zum Richtungshören, Informationen zur Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Medien, Ultraschall, Schallechos, Echolot runden das Kennenlernen des Gebietes Schall ab. 

Je nach Interessenlage der Schülerinnen und Schüler sind die Themen Schall und Musik und Schall, Geräusch , Lärm, Schallschutz möglich.  Für den Fall, dass sich kein Interesse für Referate über diese Themen explizit ergibt, werden thematische Einlassungen bei den jeweiligen obligatorischen Themen eingeflochten, z. B. beim Thema Schwingung, Resonanz die Schallschutz- Mehrfachscheiben mit verschieden dicken Glasscheiben, der Lärmschutz bei der Schallübertragung in Luft usw.

Uni-Münster: Linkliste zur Humanbiologie, unter anderem auch Akustik: Kundt´sches Rohr, Ohr, usw.

Literatur und Bearbeitung
Autor (Text):	Klaus-G. Häusler
weitere Literatur:

© 1997-2010 HMTC - Halbmikrotechnik Chemie GmbH;
Klaus-G. Häusler uiw. at .halbmikrotechnik-chemie.de