Physik · Klasse 9 und 10 · Kapitel

Schall

Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
Merken kommt ins Heft
Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
Üben selbst rechnen
Achtung typischer Fehler
Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich beschreibe, wie Schall entsteht und sich ausbreitet.

MerkenSchall entsteht durch Schwingung

Etwas schwingt, die Luft schwingt mit, das Trommelfell schwingt mit – so hören wir.

BeispielLängen und Massen umrechnen

Rechne um: 4,2 kg = ? g

Schritt für Schritt

1 kg = 1000 g
4,2 · 1000 = 4200
4,2 kg = 4200 g

1 kg = 1000 g
4,2 · 1000 = 4200
4,2 kg = 4200 g

Ergebnis:

4200 g

AchtungEinheit nicht umgerechnet

So nicht

Rechne um: 4,2 kg = ? g → 4.200.000 g

So richtig

Rechne um: 4,2 kg = ? g → 4.200 g

Prüfe die Einheiten: Stehen alle Zahlen in derselben? Sonst erst umrechnen.

ÜbenJetzt du

○1
Rechne um: 2 t = ? kg
So fängst du an:
1 t = 1000 kg
Lösung zeigen
1. 1 t = 1000 kg
2. 2 · 1000 = 2000
3. 2 t = 2000 kg
Ergebnis:
2000 kg
●2
Rechne um: 7 km = ? m
Lösung zeigen
1. 1 km = 1000 m
2. 7 · 1000 = 7000
3. 7 km = 7000 m
Ergebnis:
7000 m
★3
Rechne um: 1500 mg = ? g
Lösung zeigen
1. 1 g = 1000 mg
2. 1500 : 1000 = 1,5
3. 1500 mg = 1,5 g
Ergebnis:
1,5 g

2Ich unterscheide hohe und tiefe, laute und leise Töne.

MerkenHoch und laut sind zwei Dinge

Die Frequenz (Hz) bestimmt die Tonhöhe, die Amplitude die Lautstärke.

Ein hoher Ton kann leise sein.

BeispielSchwingungsbild ablesen

Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Stimmgabel auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie lange dauert eine Schwingung? Berechne mit Einheit.

Schritt für Schritt

Zähl, wie viele ganze Schwingungen auf die Zeitachse passen.
4 Schwingungen dauern zusammen 24 ms
T = 24 ms : 4 = 6 ms

Zähl, wie viele ganze Schwingungen auf die Zeitachse passen.
4 Schwingungen dauern zusammen 24 ms
T = 24 ms : 4 = 6 ms

Ergebnis:

6 ms

ÜbenJetzt du

○4
Ein Mikrofon nimmt den Pfiff einer Trillerpfeife auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie lange dauert eine Schwingung? Berechne mit Einheit.
So fängst du an:
Zähl, wie viele ganze Schwingungen auf die Zeitachse passen.
Lösung zeigen
1. Zähl, wie viele ganze Schwingungen auf die Zeitachse passen.
2. 5 Schwingungen dauern zusammen 20 ms
3. T = 20 ms : 5 = 4 ms
Ergebnis:
4 ms
●5
Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Gitarre auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie groß ist die Periodendauer T? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. Zähl, wie viele ganze Schwingungen auf die Zeitachse passen.
2. 5 Schwingungen dauern zusammen 10 ms
3. T = 10 ms : 5 = 2 ms
Ergebnis:
2 ms
★6
Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Klarinette auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Lies die Periodendauer ab. Welche Frequenz hat der Ton?
Lösung zeigen
1. Erst T über mehrere Schwingungen ablesen, dann f = 1 : T
2. T = 20 ms : 5 = 4 ms = 0,004 s
3. f = 1 : 0,004 s = 250 Hz
Ergebnis:
250 Hz

3Ich beschreibe Frequenz und Amplitude.

MerkenFrequenz und Amplitude

Frequenz: Schwingungen pro Sekunde, Einheit Hertz. Amplitude: wie weit es ausschlägt.

BeispielFrequenz aus der Periodendauer

Eine Stimmgabel schwingt in 0,5 s genau 256-mal hin und her. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.

Schritt für Schritt

f = Zahl der Schwingungen : Zeit
f = 256 : 0,5 s
f = 512 Hz

f = Zahl der Schwingungen : Zeit
f = 256 : 0,5 s
f = 512 Hz

Ergebnis:

512 Hz

Achtung„Teilen macht kleiner“ – auch durch Zahlen unter 1

So nicht

3 : 0,5 = 1,5

So richtig

3 : 0,5 = 6

Frag dich: Wie oft passt die Zahl hinein? Bei Zahlen unter 1 öfter als einmal.

ÜbenJetzt du

○7
Ein Kolibriflügel schwingt in 0,5 s genau 25-mal hin und her. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.
So fängst du an:
f = Zahl der Schwingungen : Zeit
Lösung zeigen
1. f = Zahl der Schwingungen : Zeit
2. f = 25 : 0,5 s
3. f = 50 Hz
Ergebnis:
50 Hz
●8
Eine Stimmgabel schwingt mit der Periodendauer T = 0,005 s. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. f = 1 : T, die Schwingungen je Sekunde
2. f = 1 : 0,005 s
3. f = 200 Hz
Ergebnis:
200 Hz
★9
Die Membran eines Lautsprechers schwingt mit der Periodendauer T = 2,5 ms. Welche Frequenz in Hertz hat der Ton? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. f = 1 : T, die Zeit in Sekunden
2. 2,5 ms = 0,0025 s
3. f = 1 : 0,0025 s = 400 Hz
Ergebnis:
400 Hz

4Ich rechne mit der Schallgeschwindigkeit.

MerkenSchallgeschwindigkeit

In Luft etwa 340 m/s. Deshalb kommt der Donner nach dem Blitz: 3 Sekunden ≈ 1 km.

BeispielSchall braucht Zeit

Du siehst einen Blitz. Den Donner hörst du 8 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist das Gewitter entfernt? Berechne mit Einheit.

Schritt für Schritt

s = v · t, das Licht ist fast sofort da
s = 340 m/s · 8 s
s = 2720 m

s = v · t, das Licht ist fast sofort da
s = 340 m/s · 8 s
s = 2720 m

Ergebnis:

2720 m

ÜbenJetzt du

○10
Auf der Baustelle gegenüber schlägt ein Hammer auf einen Pfahl. Den Schlag hörst du 2 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist die Baustelle entfernt? Berechne mit Einheit.
So fängst du an:
s = v · t, das Licht ist fast sofort da
Lösung zeigen
1. s = v · t, das Licht ist fast sofort da
2. s = 340 m/s · 2 s
3. s = 680 m
Ergebnis:
680 m
●11
Am Waldrand schlägt jemand mit der Axt auf einen Baum. Den Schlag hörst du 2 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist der Baum entfernt? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. s = v · t, das Licht ist fast sofort da
2. s = 340 m/s · 2 s
3. s = 680 m
Ergebnis:
680 m
★12
Am Waldrand, 1,02 km entfernt, schlägt jemand mit der Axt auf einen Baum (v = 340 m/s). Nach wie vielen Sekunden hörst du den Schlag? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. t = s : v, der Weg in Metern
2. 1,02 km = 1020 m
3. t = 1020 m : 340 m/s = 3 s
Ergebnis:
3 s

5Ich erkläre, warum Schall im Vakuum nicht hörbar ist.

MerkenSchall braucht einen Stoff

Im Vakuum gibt es nichts zum Schwingen – deshalb ist es im Weltall still.

BeispielSchall in Luft, Wasser und Stahl

Ein Taucher schlägt zwei Steine unter Wasser aneinander. Ein zweiter Taucher hört es 0,2 s später (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie weit ist er entfernt?

Schritt für Schritt

s = v · t mit v in Wasser
s = 1500 m/s · 0,2 s
s = 300 m

s = v · t mit v in Wasser
s = 1500 m/s · 0,2 s
s = 300 m

Ergebnis:

300 m

ÜbenJetzt du

○13
Ein Wal ruft unter Wasser. Ein Messgerät hört ihn 4 s später (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie weit ist der Wal entfernt? Berechne mit Einheit.
So fängst du an:
s = v · t mit v in Wasser
Lösung zeigen
1. s = v · t mit v in Wasser
2. s = 1500 m/s · 4 s
3. s = 6000 m
Ergebnis:
6000 m
●14
Jemand klopft an ein Eisenbahngleis. Durch den Stahl hörst du es 0,4 s später (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie weit ist die Stelle entfernt?
Lösung zeigen
1. s = v · t mit v in Stahl
2. s = 5000 m/s · 0,4 s
3. s = 2000 m
Ergebnis:
2000 m
★15
Eine Glocke läutet zugleich über und unter Wasser. Ein Boot ist 3060 m entfernt (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s). Wie viel früher kommt der Ton im Wasser an? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. Erst jede Laufzeit einzeln: t = s : v
2. Luft: 3060 m : 340 m/s = 9 s, Wasser: 3060 m : 1500 m/s = 2,04 s
3. Δt = 9 s − 2,04 s = 6,96 s
Ergebnis:
6,96 s

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

●16
Eine Sängerin singt zwei Töne. Das Bild zeigt beide, gleich lange aufgenommen. Welcher Ton ist höher?
Lösung zeigen
1. Für die Tonhöhe zählt, wie viele Schwingungen in derselben Zeit liegen.
2. Ton A hat mehr Schwingungen, die Ausschläge sind gleich groß.
3. Also: Ton A ist höher als Ton B.
Ergebnis:
Ton A ist höher als Ton B.
●17
Eine Stimmgabel schwingt in 2 s genau 880-mal hin und her. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. f = Zahl der Schwingungen : Zeit
2. f = 880 : 2 s
3. f = 440 Hz
Ergebnis:
440 Hz
●18
Eine Stimmgabel schwingt mit der Frequenz 500 Hz. Wie lange dauert eine Schwingung? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. T = 1 : f, die Zeit für eine Schwingung
2. T = 1 : 500 Hz
3. T = 0,002 s
Ergebnis:
0,002 s
●19
Auf der Baustelle gegenüber schlägt ein Hammer auf einen Pfahl. Den Schlag hörst du 7 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist die Baustelle entfernt? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. s = v · t, das Licht ist fast sofort da
2. s = 340 m/s · 7 s
3. s = 2380 m
Ergebnis:
2380 m
●20
Jemand klopft an ein Eisenbahngleis. Durch den Stahl hörst du es 0,3 s später (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie weit ist die Stelle entfernt?
Lösung zeigen
1. s = v · t mit v in Stahl
2. s = 5000 m/s · 0,3 s
3. s = 1500 m
Ergebnis:
1500 m
●21
Ein Lautsprecher gibt zwei Töne aus. Das Bild zeigt beide, gleich lange aufgenommen. Welcher Ton ist lauter? Begründe mit dem Bild.
Lösung zeigen
1. Für die Lautstärke zählt, wie groß der Ausschlag ist.
2. Ton A hat den größeren Ausschlag, die Zahl der Schwingungen ist gleich.
3. Also: Ton A ist lauter.
Ergebnis:
Ton A: Er schlägt in gleicher Zeit weiter aus.

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Schall entsteht durch Schwingung: Etwas schwingt, die Luft schwingt mit, das Trommelfell schwingt mit – so hören wir.
Hoch und laut sind zwei Dinge: Die Frequenz (Hz) bestimmt die Tonhöhe, die Amplitude die Lautstärke.
Frequenz und Amplitude: Frequenz: Schwingungen pro Sekunde, Einheit Hertz. Amplitude: wie weit es ausschlägt.
Schallgeschwindigkeit: In Luft etwa 340 m/s. Deshalb kommt der Donner nach dem Blitz: 3 Sekunden ≈ 1 km.
Schall braucht einen Stoff: Im Vakuum gibt es nichts zum Schwingen – deshalb ist es im Weltall still.

AchtungSchall- mit Lichtgeschwindigkeit verwechselt

So nicht

Blitz gesehen, nach 6 s Donner → das Gewitter ist 6 km weit weg

So richtig

s = 340 m/s · 6 s ≈ 2040 m ≈ 2 km  (Schall braucht rund 3 s je Kilometer)

Licht ist praktisch sofort da, Schall braucht 3 Sekunden je Kilometer.

AchtungHoch mit laut verwechselt

So nicht

lauter gezupft → der Ton wird höher

So richtig

lauter gezupft → größere Amplitude → lauter. Höher wird er nur bei größerer Frequenz (kürzere Saite)

Frequenz = Tonhöhe, Amplitude = Lautstärke. Zwei verschiedene Dinge.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

Ich beschreibe, wie Schall entsteht und sich ausbreitet.
22
Rechne um: 4,2 kg = ? g
Lösung zeigen
Ergebnis:
4200 g
Ich unterscheide hohe und tiefe, laute und leise Töne.
23
Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Klarinette auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie lange dauert eine Schwingung? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
6 ms
Ich beschreibe Frequenz und Amplitude.
24
Eine Stimmgabel schwingt in 2 s genau 1760-mal hin und her. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
880 Hz
Ich rechne mit der Schallgeschwindigkeit.
25
Du siehst einen Blitz. Den Donner hörst du 2 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist das Gewitter entfernt? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
680 m
Ich erkläre, warum Schall im Vakuum nicht hörbar ist.
26
Ein Wal ruft unter Wasser. Ein Messgerät hört ihn 1 s später (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie weit ist der Wal entfernt? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
1500 m
Ich beurteile Lärm und Gehörschutz.
27
Ein Mikrofon nimmt einen Summer auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie groß ist die Periodendauer T? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
3 ms

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Lösungen

2000 kg
7000 m
1,5 g
4 ms
2 ms
250 Hz
50 Hz
200 Hz
400 Hz
680 m
680 m
3 s
6000 m
2000 m
6,96 s
Ton A ist höher als Ton B.
440 Hz
0,002 s
2380 m
1500 m
Ton A: Er schlägt in gleicher Zeit weiter aus.
4200 g
6 ms
880 Hz
680 m
1500 m
3 ms