Alles, was wir mit den Ohren wahrnehmen können (Sprache, Musik, Geräusche, Lärm), heißt Schall. Als Schallquellen bezeichnen wir alle Gegenstände, die Schall erzeugen können.
Die Akustik ist das physikalische Gebiet, das sich mit dem Schall beschäftigt.
Einstieg - Geräuschequiz
Zum Einstieg in die Unterrichtsreihe spielen wir gemeinsam ein Geräuschequiz. Wähle eine Partnerin/einen Partner. Jeweils vier Paare bilden eine Spielgruppe. Öffnet das Spiel und wählt eine Teamfarbe aus. Erstellt wurde es auf der Seite planet-schule. Der nachfolgende Link führt auf die entsprechende Seite:
Ihr bearbeitet die Experimente jeweils als 4er Gruppe. Folgende Rollen werden dabei im Wechsel von euch eingenommen:
Materielbeauftragte/r: Holt das Material und bringt es wieder zurück (Ordnung halten).
Versuchsleiter/in: Gibt Anweisungen zur Durchführung des Experiments.
Protokollant/in: Schreibt das Versuchsprotokoll mit.
Leisewächter/in: Erinnert die Gruppenmitglieder, leise zu sein.
1. Schall und Schallquellen
Wie entsteht Schall? - Experimente
Bearbeite die folgenden Experimente zur Fragestellung: Wie entsteht Schall?
Schreibe die Überschrift des Experimentes in dein Heft, fertige eine Skizze an und notiere deine Beobachtungen zu Experiment.
Wie entsteht Schall? - Station 1
Material: 1 Weinglas, Wasser
Durchführung: Tauche deinen Finger in das Wasser, so dass er nass ist. Fahre dann mit dem Finger den Rand des Weinglases entlang.
Zeichnung:
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.
Wie entsteht Schall? - Station 2
Material: 1 Stricknadel, 1 Schallbox
Durchführung: Klemme die Stricknadel in die Schallbox, so dass sie an der Tischkante übersteht. Biege das freie Ende der Stricknadel nach unten und lass sie wieder los. Führe das Experiment erneut durch, wobei du die Stricknadel mehr bzw. weniger weit überstehen lässt.
Zeichnung:
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.
Wie entsteht Schall? - Station 3
Material: 1 Trinkhalm, Schere
Durchführung: Drücke das Ende des Trinkhalms zusammen und schneide das Ende spitz zu. Blase nun durch den Halm und versuche einen Ton zu erzeugen
Zeichnung:
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.
Wie entsteht Schall? - Station 4
Material: 1 Luftballon
Durchführung: Puste den Luftballon auf. Nimm den aufgeblasenen Luftballon in beide Hände. Halte den Mund an den Ballon und schreie, brumme, summe, spreche, singe, laut, leise, hoch, …
Zeichnung:
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.
Wie entsteht Schall? - Station 5
Material: 1 Stimmgabel, 1 Glas mit Wasser
Durchführung: Schlage die Stimmgabel an der Tischkante an und halte sie dann schnell ins Wasser.
Zeichnung:
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.
Schall entsteht durch die schnelle Schwingung eines Gegenstandes. Der schwingende Gegenstand ist die Schallquelle, unser Ohr ist der Schallempfänger.
2. Hoch und tief - laut und leise (Amplitude und Frequenz)
Hoch und tief - Amplitude
Material: 1 Stricknadel, 1 Schallbox
Durchführung: Klemme die Stricknadel in die Schallbox. Erzeuge hohe und tiefe Töne. Wie gehst du vor?
Zeichnung:
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.
Beobachtung: Wird die Streicknadel kräftig angeschlagen, schwingt sie weit hin und her und klingt laut. Wird sie nur wenig angeschlagen, schwingt sie weniger weit hin und her und klingt leise.
Ergebnis: Wie weit eine Schwingung hin und herschwingt, heißt Amplitude. Je größer die Amplitude ist, desto lauter ist der Ton.
Je stärker eine Schallquelle schwingt, desto lauter ist der Schall.
Laut und leise - Frequenz
Material: 1 Stricknadel, 1 Schallbox
Durchführung: Klemme die Stricknadel in die Schallbox. Erzeuge laute und leise Töne. Wie gehst du vor?
Zeichnung:
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.
Beobachtung: Wird nur ein kurzer Teil der Stricknadel angeschlagen, schwingt sie schnell hin und her und klingt hoch. Wird ein langer Teil der Stricknadel angeschlagen, schwingt sie langsamer hin und her und klingt tief.
Ergebnis: Wie schnell eine Schwingung ist, heißt Frequenz. Je höher die Frequenz ist, desto höher ist der Ton.
Je schneller eine Schallquelle schwingt, desto höher ist der Schall.
Amplitude und Frequenz - Simulation
1. Öffne die Simulation auf phet.colorado und prüfe deine Ergebnisse anhand der Simulation.
Wähle dazu die Simulation zum "Schall". Links oben wähle "Grafik" und "Ton an" und "Wellen". Drücke auf den grünen Knopf am Megaphon und verändere mit den Schiebereglern die Amplitude und Frequenz. Was siehst du, was hörst du?
2. Öffne die Simulation auf der Seite planet-schule.de des SWR. Verschiebe die Regler rechts neben dem Bild. Der erste Schieberegler verändert die Frequenz (Hz - Herz), der zweite die Lautstärke (dB - Dezibel). Was siehst du, was hörst du?
Wie weit eine Schwingung hin und herschwingt, heißt Amplitude. Je größer die Amplitude ist, desto lauter ist der Ton.
Je stärker eine Schallquelle schwingt, desto lauter ist der Schall. Wie schnell eine Schwingung ist, heißt Frequenz. Je höher die Frequenz ist, desto höher ist der Ton.
Je schneller eine Schallquelle schwingt, desto höher ist der Schall.
Material: 2 Joghurtbecher/Konservendosen, 1 Schnur/Faden (Nagel und Hammer)
Versuchsbeschreibung: Bohre mit dem Nagel in den Boden der Becher/Dosen je ein Loch, fädle den Anfang und das Ende der Schnur durch das Loch und verknote es. Halte einen Becher/eine Dose an dein Ohr. Lass deine Partnerin/deinen Partner in den anderen Becher sprechen. Wann kannst du etwas hören?
Zeichnung:
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft, denke an eine Überschrift.
Ergebnis: Formuliere gemeinsam mit deiner Partnerin/deinem Partner eine Erklärung für deine Beobachtung.
Je höher der Ton ist, desto größer ist die Frequenz, desto schneller schwingt also eine Schallquelle hin und her.
Kinder hören Frequenzen im Bereich zwischen 16 Hz und 20 000 Hz, dies nennen wir "Hörbereich" (von Menschen).
Ältere Menschen können sehr hohe Töne nicht mehr hören.
Schall oberhalb von 20 000 Hz heißt Ultraschall. Hunde z.B. hören im Ultraschallbereich bis 40 000 Hz(Anwendung: Hundepfeife).
Schall unterhalb von 20 Hz heißt Infraschall. Diese tiefen Töne können Menschen nicht hören, Tiere wie Elefanten oder Wale verständigen sich über weite Entfernungen mithilfe dieser Infraschalllaute.
Hörbereiche von Tieren
Recherchiere, welche Hörbereiche die nachfolgenden Tiere haben.
Die Schallkanone
Material:1 leere Konservendose ohne Boden und Deckel, 1 Luftballon, 1 Kerze
Durchführung: Verschließe den Boden der Konservendose mit dem aufgeschnittenen Luftballon. Zünde die Kerze an und schlage kräftig auf den Lufballon.
Zeichnung:
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.
Im Weltraum ist es still, da der Schall sich im luftleeren Raum (Vakuum) nicht ausbreiten kann.
4. Wie schnell ist der Schall?
Wie schnell ist der Schall - Experiment
Material: Maßband, Stoppuhr, Starterklappe
Durchführung: Stellt euch in 100m Entferung zueinander auf. Eine Person schlägt die Starterklappe zusammen. Die andere Person misst in 100m Entfernung die Zeit zwischen dem Schließen der Klappe (sehen) und dem Hören des Schalls (hören).
Zeichnung:
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.
Beobachtung:
Die gemessenen Zeiten sind sehr unterschiedlich, denn es war schwer zu messen. Viele Zeiten liegen zwischen 0,3 und 0,4 Sekunden. Die Starterklappe schlägt ca. 0,3 s eher zusammen, bevor wir den Knall hören.
Ergebnis:
Der Schall legt 100m in 0,3 Sekunden zurück,
also 34 m in 0,1 Sekunde,
und 340 m in 1 Sekunde.
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