Schallwellen

apachi

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Wenn ich eine Gitarrensaite schwingen lasse, stelle ich mir das so vor, dass die Saite zunächst aus einem Spannungszustand losgelassen wird und beschleunigt, beim Durchgang durch die "Ruheposition" die maximale Geschwindigkeit erreicht, ab da wieder gebremst wird bis die Amplitude auf der entgegengesetzten Seite erreicht ist, nun durch die entstandende Spannung wieder in die entgegengesetzte Richtung beschleunigt wird etc. Durch diese Änderung der Beschleunigung entsteht dann die typische sinusförmige Schwingung.
Die Ausbreitung durch die Luft stelle ich mir etwa wie bei einer Reihe Dominosteine vor, also dass durch Impulse senkrecht zum Schwingungserzeuger Luftteilchen angestoßen werden, die sich dann nach allen Richtungen wie Dominoreihen in Schallgeschwindigkeit ausbreiten.
Wenn man das so sagen kann, würde ich daraus folgern, dass sich Schallwellen mit Newtons Gesetzen relativ einfach beschreiben lassen (im Gegensatz etwa zu Lichtwellen). Weiterhin würde ich mich fragen, ob die Schallgeschwindigkeit mit zunehmender Wegstrecke nicht langsam abnimmt, da doch bei der Übertragung über die Luftteilchen Energie verloren gehen sollte. Irgendein Physiker zur Stelle ? :)
 
Vorsicht von links kommt wieder ein Zug vorbei! :D
 
die intensität nimmt ab; ist dir sicher schon einmal aufgefallen.

direkt neben den boxen ist es lauter ;-)
 
Wie bitte ? :)
 
Ja stimmt die Intensität, das ist wohl der Punkt. :) Die Luftteilchen stoßen also mit immer geringerer Kraft aneinander, oder ? :)
 
Die Luftteilchen bewegen sich nicht fort wie abgeschossene Kanonenkugeln, sondern schwingen um ihre Ruhelage - sie folgen dem gleichen Muster wie die Saite, die ja auch nur hin und her schwingt.

Ich wuerde mal davon ausgehen, dass die Amplitude staerker abnimmt mit zunehmender Entfernung denn die Schalllgeschwindigkeit - wenn die ueberhaupt beeinflusst wird, was ich mir schwerlich vorstellen kann, denn das hiesse ja, dass die einzelnen Luftteilchen mit abnehmender Entfernung zur Schallquelle auch eine groessere Traegheit an den Tag legen, salopp gesagt also schwerer "die Beine aus dem Schlamm" bekommen wuerden. ;)
 
Schön hier, um die Uhrzeit ;-)

Bei Licht spricht man von Dualität Welle/Teilchen. Der Wellenteil geht genau wie beim [g=107]Schall[/g]: Geschwindigkeit ist konstant aber Energie nimmt ab.

Viel spannender ist doch Beugung am Spalt: Wird auch dein Sound geiler, wenn er nahe an einer Masse (Sonne?) vorbeigeht oder nur bunter?



Frank
 
Die Geschiwindigkeit von Schallwellen (oder auch anderen Wellen) bleibt in einem sich nicht verändernden Medium (zum Beispiel Luft) immer gleich.
Es nimmt bei Dämpfung die Amplitude ab, die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle bleibt jedoch die selbe.

Was du bei deinem Beispiel mit der [g=422]Gitarre[/g] noch vergessen hast, ist daß die auchnoch einen Klangkörper hat, der kräftig mitschwingt (bzw. bei ner E-[g=422]Gitarre[/g] wird das Signal auf andere Weise verstärkt). Die Saite allein würde sonst nicht allzu viel Sound machen.

Tipp:
Schnapp dir mal ein handelsübliches Physikbuch. Da steht alles zu dem Thema drin.

Viel spannender ist doch Beugung am Spalt: Wird auch dein Sound geiler, wenn er nahe an einer Masse (Sonne?) vorbeigeht oder nur bunter?
Komischer Gedanke ... im Weltall gibt's keinen [g=107]Schall[/g], da kein passendes Medium vorhanden ist.
 
Aber warum sollten die Teilchen um ihre Ruhelage schwingen ? Die Schwingung der Gitarrensaite ist doch im Bereich von Millimetern, während die Schwingung von Molekülen um ihre Ruhelage wesentlich geringer sein dürfte ? :)
 
Wird auch dein Sound geiler, wenn er nahe an einer Masse (Sonne?) vorbeigeht oder nur bunter?
+
nahe an der sonne würd ich die augen zu machen, also hör ich dann eh nix :-D

sbv hat es eh schön ausgeführt.

ich hab, um ehrlich zu sein, noch nix von einer abnehmenden tonhöhe gehört. die geschwindigkeit wird ja in einem bestimmten medium bei einer bestimmten temperatur auch als konstant angegeben.

da sich allerdings die stärke der auslenkung der teilchen verringert, sinkt die lautstärke (zuerst bei den hohen frequenzen).

Aber warum sollten die Teilchen um ihre Ruhelage schwingen ? Die Schwingung der Gitarrensaite ist doch im Bereich von Millimetern, während die Schwingung von Molekülen um ihre Ruhelage wesentlich geringer sein dürfte ?

pf... schwer zu erklären, außer:
du darfst es mit einer gitarrensaite auf keinen fall vergleichen
schwingung an 2 fixen enden, schwingung am offenen ende, teilchenbewegung,...

stell dir vor, die teilchen sagen's einfach ihren nachbarn :-D
 
Nu ja, muss mal ins Bett. Ich frag morgen noch mal. :)
 
google: doppler-Effekt

danke, bekannt; aber es war nicht die rede von sich bewegenden schallquellen und/oder zuhörern...
 
Also dass die Geschwindigkeit des Schalls unabhängig ist von der Schwingungsfrequenz und Amplitude der Saite, ist klar. Bei den Dominosteinen wär das ja auch so. Ob ich den ersten Stein stark anschnippe oder ganz sanft, wird auf die Geschwindigkeit der Ausbreitung der Steine wenig Einfluss haben. Das liegt wohl daran, dass die eigentliche Energie durch die Aufstellung der Steine kommt und der von hinten antitschende Stein nur das bisschen Impuls liefert, um den folgenden Stein aus der [g=184]Balance[/g] zu bringen. Bei Luftmolekülen kann ich mir so was aber schwer vorstellen. :)
 
>> Bei Luftmolekülen kann ich mir so was aber schwer vorstellen.

Deine Dominosteintheorie hat auch einen entscheidenden Nachteil:
Die Kollegen bleiben liegen. Nix ist mit Schwingung. Das Ankommen dieser "Schallwelle" wuerde nur ein aeusserst kurzes "Popp" machen - sozusagen.

Betrachte mal ein einzelnes Luftteilchen. )Klar - alles nur sehr idealisiert, aber das ist die Schwingung der Gitarrensaite, die Du als Ausloeser der Aktion nimmst und als sinusfoermig bezeichnest, ja auch. Ist auch besser so, denn wenn man die tatsaechliche Schwingungungsverhalten einer Gitarrensaite mitbeleuchten wuerde, haette man gut zu tun.)

Wenn die Saite nach links schwingt, haut sie dem naechstgelegenen Luftmolekuel eins an die Backe. Das, nicht faul, tut desgleichen seinem linken Nachbarn. und so weiter.
In der Zeit ist die Gitarrensaeite aber schon auf dem Rueckweg, haut dem LM rechts von sich eins auf die Wange, Luftmelkuele sind nicht christlich erzogen, halten demnach auch nicht die andere Wange hin - auch das rechte Luftteilchen vom rechten Luftteilchen bekommt eine gewischt.

Nun ist die Saite gerade ziemlich rechts, das linke Luftteilchen ziemlich links. Es hat zum einen seine Energie an das von ihm linke LM weitergegeben, aussderm vom sich aus rechts gesehen einen leeren Platz hinterlassen. Demnach strebt das Luftteilchen Richtung des leeren Platzes, durch den eigenen Schwung auch noch hinter der Saite her, im dann leider von der zurueckkomenden Saite wieder eins verpasst zu bekommen.
Alle anderen tuns ihm natuerlich gleich - sie schwingen hin und her, so lange sie angeschubst werden bzw. hinter ihnen ein Luftloch entsteht........

Ok. Ziemlich wenig physikalisch, das Ganze - und Machiko-san wuerde mir mit Sicherheit wieder mit Formeln den Kopf abschneiden wollen, waere sie hier.... ;-)
Aber ungefaehr stimmts schon....... :D
 
@sbv0001
danke, hab mir das bildlich (vergrößert) vorgestellt und herzlich gelacht, als ich das beleidigte luftteilchen gesehen hab, das kurz danach in wut so richtig austeilt und die gesamt umgebung durcheinander bringt. :-D
 
Nachsatz:

Diese nette Anordnung einzelner Pendel auf einer Stange kennst Du doch, apachi?
An den Dingern kann man das recht plastisch erfassen....

Ach uebrigens:
Die Schallgeschwindigkeit in Luft ist anscheinend direkt abhaengig von der Temperatur - also je warm desto schnell.....
Irgendwie auch nachvollziehbar - ich beweg mich im Sommer auch schneller als im Winter... ;)

Aber das ist AFAIK irgendwas aus der Fluessigkeitsphysik, da haeng ich mich schnell zu weit aus dem Fenster, und Machiko-san ist dann wieder ungliecklich... :(
 
@ sbv

Also tut mir leid, bei deiner Erklärung find ich einiges nicht so ganz schlüssig. Die Welle breitet sich doch nicht oder zumindest nicht nur in Schwingrichtung aus, denn die Ausbreitung ist ja gleichmäßig kugelförmig nach allen Richtungen im Raum. Außerdem haben ja [g=349]Frequenz[/g], Amplitude und Geschwindigkeit der Gitarrensaite keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Ausbreitung der Welle. Wenn die winzigen Luftteilchen selber um ihre Mitte schwingen würden, dann doch wohl mit ganz anderer [g=349]Frequenz[/g] und Amplitude als die Gitarrensaite, oder ? Daher fände ich das mit den Dominosteinen zunächst mal einigermaßen plausibel. Ein Problem ist hier aber in der Tat, dass die Dominostein liegen bleiben würden, beziehungsweise dass die Luftteilchen ständig Energie verlieren würden.

Apachi :)
 
Hi Apachi,

du musst bei der Schallausbreitung unterscheiden zwischen der Schallgeschwindigkeit der Luft und der Schallschnelle der Luftmolekuele.


Mit der Schallgeschwindigkeit breitet sich das Schallereignis aus. Das heisst es bestimmt die Zeit die der [g=107]Schall[/g] benoetigt um eine bestimmte Strecke zurueckzulegen.

Bei der Schallausbreitung werden die Luftmolekuele in Schwingung versetzt und geben diese Schwingungsenergie wieder weiter, die Molekuele bleiben dabei im grossen und ganzen an ihrer Stelle.
Bei impulsartigen Geraeuschen, z.B. wenn ein Luftballon platzt, kann es auch sein das die Molekuele nur kurz auslenken, das benachbarte Molekuel anstossen und dann wieder in die Ausgangslage zurueckgehen. Siehe dazu die von sbv beschriebene Massenschlaegerei. :)


Die Geschwindigkeit mit der sich die Molekuele bewegen bezeichnet man als Schallschnelle. Sie ist unabhaengig von der Schallgeschwindigkeit und variiert mit der [g=349]Frequenz[/g] und Amplitude.

Das kannst du mit einem Pendel vergleichen. Wenn ein Pendel bei gleicher Auslenkung mit hoeherer [g=349]Frequenz[/g] schwingen soll muss es im Nulldurchgang schneller sein.
Wird die Auslenkung bei gleichbleibender [g=349]Frequenz[/g] erhoeht muss wiederum die Geschwindigkeit im Nulldurchgang erhoeht werden.


Der Vergleich mit den Dominosteinen beruecksichtigt nur die Schallgeschwindigkeit nicht aber die Schwingungen der einzelnen Molekuele.


gruss, Chris
 
Danke, Chris :)
 

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