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Schall

Bei »Schall« (althochdeutsch = »scal«, zu »scellan« = »tönen«, »lärmen«) handelt es sich um mechanische Schwingungen (Schallschwingungen) und Wellen (Schallwellen) eines materiellen elastischen Mediums, insbesondere im Frequenzbereich des menschlichen Hörens (Hörschall, Schall im engeren Sinn). Es handelt sich dabei um Druckwellen, die unser Ohr empfängt. Dieser Druck wird in Pascal (Abkürzung »Pa«) in der Einheit [N/m²] gemessen. Die Hörschwelle liegt bei p0 = 2x10^-5 Pa, die Schmerzgrenze beginnt bei 2x10 Pa. Zwischen diesen Werten liegt eine in der Praxis ungriffige Bezugsgröße von einer Million. Daher müssen andere Möglichkeiten gefunden werden, um entscheiden zu können, welcher Schall welchem Druck entspricht. Zunächst unterschieden wird nach Schalldruck und Schall-Leistung. Es gibt kaum zwei Werte aus dem Bereich der Bauphysik, die derartig häufig verwechselt werden. Dabei weiß doch jeder: der Druck wird in Pascal [Pa] und Leistung in Watt ]W] gemessen. Beide Werte haben insofern nichts miteinander zu tun. Das Problem ist jedoch dadurch entstanden, dass beide Werte als Maßeinheit Dezibel verwenden.

Harmonische (reine) Schwingungen, d.h. sinusförmige Schwingungen mit Frequenzen zwischen etwa 16 und 20000 Hz (Hertz) werden als Ton, periodische (aber nicht sinusförmige) als Klang, unregelmäßig überlagerte als Geräusch empfunden. Technische Schallquellen sind vorwiegend Geräuscherzeuger. Als lästig empfundener Schall wird als Lärm bezeichnet. Schwingungen unterhalb des Hörbereichs (< 16 Hz) heißen Infraschall, oberhalb zirka 20 kHz Ultraschall; bei Frequenzen über etwa 1 GHz spricht man von Hyperschall. Schall mit einer Frequenz oberhalb von 20000 Hz (20 kHz) liegt ebenfalls außerhalb des Hörbereichs des Menschen. Die Lehre vom Schall ist die Akustik.

In der Akustik werden je nach schallübertragendem Medium unterschieden:

Luftschall. In Luft sich ausbreitender Schall,
Körperschall: In festen Stoffen sich ausbreitender Schall,
• Flüssigkeitsschall: In Flüssigkeiten sich ausbreitender Schall.

Schall breitet sich in einem Medium, z.B. in Luft, als Schallwelle aus. Dabei schwingen die Luftmoleküle um eine Ruhelage und übertragen die Schwingungen auf benachbarte Moleküle. Diese mechanischen Schwingungen sind nach physikalischen Gesetzmäßigkeiten mit Druckschwankungen verbunden. Die Ausbreitung der Schallwellen erfolgt mit Schallgeschwindigkeit, die je nach Medium unterschiedlich ist. In Luft beträgt die Schallgeschwindigkeit ca. 340 m/s bei 15°C.

Die periodisch von ihrer Erregungsquelle ausgehenden Schwankungen der Massendichte breiten sich als Schallwellen aus. Bei einem festen Schallgeber wird die Schwingung auf das umgebende Medium (im Allgemeinen Luft) und durch dieses auf das Gehör übertragen. Längsschwingungen (Longitudinalwellen) können in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern auftreten, Querschwingungen (Transversalwellen) nur in festen Körpern (Körperschall). Schallwellen können reflektiert und gebrochen werden; auch Beugung und Interferenz lassen sich unter geeigneten Bedingungen nachweisen.

Je nach Ausbreitungsweg können die verschiedenen Formen des Schalls ineinander überführt werden, zum Beispiel von Schall, der sich in der Luft ausbreitet, in Körperschall und umgekehrt. Vom menschlichen Ohr wird nur der Schall, der sich in der Luft ausbreitet, wahrgenommen.

Wie bei allen Wellenvorgängen tritt auch der Doppler-Effekt auf. Der Schall breitet sich mit Schallgeschwindigkeit aus. Auf einen festen Körper auftreffende Schallwellen üben auf diesen einen rasch wechselnden Druck aus (Schalldruck); gleichzeitig werden auf den Körper mechanische Größen wie Impuls und Energie (Schallenergie) übertragen. Das Ohr nimmt Schall dadurch wahr, dass die Druckschwankungen auf das Trommelfell einwirken und die dadurch hervorgerufenen Schwingungen bis zu den Nervenzellen im Innenohr übertragen werden.

siehe auch:
- dB(A)
- Dezibel
- Lärm
- Lautstärke
- Resonanz
- Schallpegel
- Schallschutz
- Sone
- TA Lärm