Benutzer:Buss-Haskert/Akustik: Unterschied zwischen den Versionen

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Version vom 22. Dezember 2023, 11:41 Uhr

Schullogo HLR.jpg


Linktipp: Schall und Lärm (Akustik) - Themenübersicht (physikunterricht-online.de)

QR Code zur Seite Akustik (HLR Lernpfad).jpg

Was wir hören - Akustik

Schall

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:

Mögliche Begriffe sind:

Toilette, Schafe, Pferdekutsche, Staubsauger, Dusche, Nähmaschine, Toaster, Rührmaschine, Bus, Delphin, Autorennen, Maus, Krankenhaus, Auto, Möwen, Hubschrauber, Tauben, Bowling, Dampfer, Brotschneidemaschine, Wald, Kreissäge, Spitzer, Bach, Locher, Buchseite, Wolf, Kaffemaschine, Schere, Zahnbürste, Mikrowelle, Waschmaschine, Flugzeug, Ruderboot, Dampflok, Dampfer, Maus, Tacker, Holzsäge, Locher, Fiseur, Ferkel, Möwen, Katze, Frosch, Flaschenautomat, Cafe, Schulhof, Freizeitpark


Gruppenarbeit - Rollen
Spielfiguren 4.jpg
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:
Weinglas mit Wasser.jpg

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.
Schallbox Experiment.jpg
Zeichnung:
Stricknadel mit Schallbox.jpg

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:
Trinkhalm geschnitten.jpg

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:
Luftballon.jpg

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:
Stimmgabel mit Wasserglas.jpg

Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.



Wie entsteht Schall - Ergebnis
Schall entsteht durch die schnelle Schwingung eines Gegenstandes. Der schwingende Gegenstand ist die Schallquelle, unser Ohr ist der Schallempfänger.

2. Laut und leise - hoch und tief (Amplitude und Frequenz)

Laut und leise - Amplitude

Material: 1 Stricknadel, 1 Schallbox
Durchführung: Klemme die Stricknadel in die Schallbox. Erzeuge laute und leise Töne. Wie gehst du vor?
Zeichnung:
Bild Schallbox Piet.jpg
Zeichnung von Piet

Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.
Beobachtung: Wird die Stricknadel 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.

Schwingungen laut und leise.png


Hoch und tief - Frequenz

Material: 1 Stricknadel, 1 Schallbox
Durchführung: Klemme die Stricknadel in die Schallbox. Erzeuge hohe und tiefe Töne. Wie gehst du vor?
Zeichnung:
Stricknadel mit Schallbox.jpg

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.

Schwingungen tief und hoch.png


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?


Laut und leise, hoch und tief - 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.
Schwingungen laut und leise.png
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.

Schwingungen tief und hoch.png



Das Fadentelefon - Experiment

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:
Fadentelefon.jpg
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft, denke an eine Überschrift.

Ergebnis: Formuliere gemeinsam mit deiner Partnerin/deinem Partner eine Erklärung für deine Beobachtung.
Beobachtung: Wir hören, was gesprochen wird, wenn der Faden straff gespannt ist.
Ergebnis: Die eine Dose überträgt die Schwingungen auf den Faden und dieser dann auf die andere Dose.
Link zur Sendung "Wissen macht Ah": Dosentelefon

2.1 Hörbereich von Mensch und Tier

Experiment: Hörbereich von Menschen
Schau das Video an und beobachte, welche Frequenzen du hören kannst und welche nicht.


Hörbereich von Mensch und Tier

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.

  • Elefant
  • Hund
  • Fledermaus
Nutze z.B. die Suchmaschinen fragfinn oder blinde-kuh.

3. Wie breitet Schall sich aus?

Wie breitet Schall sich aus - Experiment

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:
SV Schallkanone.jpg
Beobachtung: Notiere deine Beobachtung in dein Heft. Denke an die Überschrift und die Zeichnung.

Ergebnis: Erkläre deine Beobachtung.
Beobachtung: Die Kerzenflamme erlischt.

Link zur Simulation auf Leifiphysik

Erklärung: Der Schall breitet sich durch die Luft durch Luftverdünnungen und Luftverdichtungen aus.


Übung - Wie breitet Schall sich aus?

Schau das Video auf planet-schule.de an.

Teste anschließend dein Wissen mit dem Quiz (Klicke dazu auf den Link, das Quiz öffnet sich unten auf der Seite)

Video Zusammenfassung

Kann man Glas zersingen? Link zum Video: planet-schule.de Kann man Glas zersingen?
Kann man Schallwellen anfassen? Link zum Video: planet-schule.de Kann man Schallwellen anfassen?


Warum ist es im Weltall still?
Schau das nachfolgende Video an und erkläre, warum es im Weltall ganz still ist. Notiere deine Antwort in dein Heft.
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:
SV Wie schnell ist der Schall.jpg

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.

und 1 km in 3 Sekunden.


Wie schnell ist der Schall?
Der Schall bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 330 bis 340 Meter pro Sekunde bzw. 1 km in 3 Sekunden.


Übung - Schallgeschwindigkeit
Du zählst zwischen Blitz und Donner 4 Sekunden. Wie kannst du die Entfernung des Gewitters bestimmen?


Was macht der Schall unter Wasser?

Schau das Video auf planet-schule.de an. Beantworte anschließend die Fragen:

5. Schall kommt zurück - Das Echo


Wie ensteht ein Echo?
Die Schallwellen werden an glatten Oberflächen zurückgeworfen, der Schall wird reflektiert. Das Echo entsteht durch Reflexion.



6. Wie hören wir?

Wie hören wir? - Aufbau des Ohres
Schau das Video an und bearbeite anschließend die LearningApps.



Zusammenfassende Übungen - ANTON
Bearbeite auf ANTON die Übungen zur Akustik (im Gruppenordner).

7. Lärm und Lärmschutz