Ausbreitung von Schallwellen

[Christian_15]

Hallo,

 

dass sich Schallwellen in der Luft ausbreiten ist ja klar, doch wie sieht es bei einer anderen Materie, beispielsweise Wasser,Holz,Eisen etc. aus?

 

Breiten sich dort die Wellen besser oder schlechter aus, oder ist dies garnicht möglich?

 

Vielleicht kennt sich ja hier jemand, besser als ich, mit Physik aus und könnte mir diesbezüglich helfen!:008:

 

 

Liebe Grüße;)

[Heimi]

Schall breitet sich sehr gut in anderen Materialien aus.

Bei Luft beträgt die Schallgeschwindigkeit 340m/s, Wasser 1500m/s, Kupfer 3500m/s.

Aber nicht nur die Geschwindigkeit ist höher, sondern auch die Reichweite.

 

Natürlich gibt es auch Materialien bei denen fast nichts ankommt.

[Viktor D.]

Schallwellen sind nichts anderes als die Schwingung von Teilchen. Die Ausbreitung ist nur dann vollkommen unmöglich, wenn ein Vakuum vorliegt (siehe Weltraum).

 

Wie schnell sich die Schallwellen fortpflanzen, hängt natürlich von dem Ausbreitungsmedium ab (Wasser/Luft/andere Stoffe) und zwar von der Frequenz der Schwingung der Elementarteilchen dieses Mediums.

 

Da Teilchen abhängig von der Temperatur schwingen, sind selbst die 340m/s in der Luft nur eine normierte Angabe bei 20°C Lufttemperatur. Bei 10°C mehr sind locker 5-10m/s mehr, weil die Elementarteilchen der Luft schneller Schwingen und somit die Schallwellen schneller übertragen.

 

Für die Schallausbreitung gibt es eine Formel, die dir aber nicht soo viel bringen wird, weil die Frequenzen der Teilchenschwingung nur schwer herauszubekommen sind:

Wellenlänge des Schalls * Frequenz der Teilchenschwingung des Mediums = Ausbreitungsgeschwindigkeit

 

Daran sieht man auch, dass unterschiedliche "Tonhöhen" auch unterschiedliche Geschwindigkeiten haben und das eigentlich bei der Angabe der 340m/s in der Luft mit anzugeben wäre.

 

 

 

Schwieriger wird die Geschichte bei der Dämpfung des Schalls. Denn nicht nur die Ausbreitungsgeschwindigkeit ändert sich je nach Medium, sondern auch die "Reichweite" resp. die Dämpfung des Schalls.

Da du aber nur nach der Ausbreitung fragst und ich zur Dämpfung nichts aus eigenem Wissen sagen kann, lasse ich das besser :D

Nur kurz: Die meiste Energie des Schalls (also die "Lautstärke") geht durch Molekülreibung verloren. Bei festen Stoffen ist die Reibung naturgemäß sehr viel höher als in der Luft.

 

 

 

EDIT: Gerade ein wenig nachgeschlagen, mein Schulwissen ist ja schon etwas her :D

Bei Wikipedia gibt es eine Tabelle mit Beispielen von Schallgeschwindigkeiten:

http://de.wikipedia.org/wiki/Schallausbreitungsgeschwindigkeit#Beispiele_f.C3.BCr_Schallgeschwindigkeiten_in_verschiedenen_Medien

 

Bitte korrigiert mich, wenn ich hier was falsches erzählt habe. Besonders die Formel für die Ausbreitungsgeschwindigkeit gibt es wohl in zig verschiedenen Versionen, für Feststoffe andere als für Gase etc. Aber ich hoffe es ist einigermaßen richtig, was ich oben schrieb :) Mein Physiklehrer würde mich dafür sicherlich trotzdem lynchen :D

[Christian_15]

Inwiefern beeinflussen denn äüßerliche Bedingungen, z.B. das Wetter die Ausbreitung der Wellen?

[Viktor D.]

http://www.sengpielaudio.com/Rechner-luftdruck.htm

Hier sieht man schon mal, dass die relative Luftfeuchte und Temperatur (wie ich oben schon erwähnt habe) Einfluss auf die Schallausbreitung haben.

Interessant ist auch der Hinweis

Im Luftdruckbereich zwischen 95,000 und 104,000 kPa ergibt sich keine Änderung der Schallgeschwindigkeit c.

Damit deckt man ja durchaus einen Teil normaler Natürlicher Bedingungen ab, weswegen wahrscheinlich der Luftdruck nicht zwingend in jeder Formel erwähnt wird.

 

Inwiefern Wind die Ausbreitung stört oder gar vorantreibt, weiß ich nicht. Ich denke mal der Wind hat ebenfalls eine Auswirkung, da er die schallübertragenden Teilchen der Luft bewegt und somit ohne Dämpfung den Schall während seiner Ausbreitung noch ein stück weiter bzw. zurück bewegt. (Geschwindigkeit = zurückgelegte Strecke / Zeit)

Wind ist allerdings selten eine gleichmäßige, gleichgerichtete Bewegung (Ausgleich von Druckunterschieden der Atmosphäre), sondern hat viele Verwirbelungen, sodass auch hier die Natur sicherlich nur schwer in Formeln zu fassen ist.

 

Wie sich Regen oder Schnee auf den Schall auswirken, übersteigt meinen Denkhorizont :) Ich kann mir vorstellen, dass Regen den Schall dämpfen kann, aber das ist ins Blaue geraten.

 

 

Ich hoffe, du fragst das nicht für irgendeine Schularbeit - will nicht verantwortlich sein, wenn davon etwas nicht stimmt :D