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: 150 cm = ? m

Schritt für Schritt

1 m = 100 cm
150 : 100 = 1,5
150 cm = 1,5 m

1 m = 100 cm
150 : 100 = 1,5
150 cm = 1,5 m

Ergebnis:

1,5 m

AchtungMinuten als Dezimalstellen

So nicht

¼ h = 25 min

So richtig

¼ h = 60 : 4 = 15 min

Denk an die Uhr: Eine Stunde hat 60 Minuten.

ÜbenJetzt du

○1
Rechne um: 12 t = ? kg
So fängst du an:
1 t = 1000 kg
Lösung zeigen
1. 1 t = 1000 kg
2. 12 · 1000 = 12.000
3. 12 t = 12.000 kg
Ergebnis:
12.000 kg
●2
Rechne um: 3 t = ? kg
Lösung zeigen
1. 1 t = 1000 kg
2. 3 · 1000 = 3000
3. 3 t = 3000 kg
Ergebnis:
3000 kg
★3
Rechne um: 0,5 t = ? g
Lösung zeigen
1. 1 t = 1.000.000 g
2. 0,5 · 1.000.000 = 500.000
3. 0,5 t = 500.000 g
Ergebnis:
500.000 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 eine Flötennote 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.
5 Schwingungen dauern zusammen 30 ms
T = 30 ms : 5 = 6 ms

Zähl, wie viele ganze Schwingungen auf die Zeitachse passen.
5 Schwingungen dauern zusammen 30 ms
T = 30 ms : 5 = 6 ms

Ergebnis:

6 ms

ÜbenJetzt du

○4
Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Gitarre auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie groß ist die Periodendauer T? 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. 4 Schwingungen dauern zusammen 12 ms
3. T = 12 ms : 4 = 3 ms
Ergebnis:
3 ms
●5
Ein Mikrofon nimmt einen Summer auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie lange dauert eine Schwingung? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. Zähl, wie viele ganze Schwingungen auf die Zeitachse passen.
2. 5 Schwingungen dauern zusammen 8 ms
3. T = 8 ms : 5 = 1,6 ms
Ergebnis:
1,6 ms
★6
Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Geige 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 = 40 ms : 5 = 8 ms = 0,008 s
3. f = 1 : 0,008 s = 125 Hz
Ergebnis:
125 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 Gitarrensaite schwingt in 2 s genau 660-mal hin und her. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.

Schritt für Schritt

f = Zahl der Schwingungen : Zeit
f = 660 : 2 s
f = 330 Hz

f = Zahl der Schwingungen : Zeit
f = 660 : 2 s
f = 330 Hz

Ergebnis:

330 Hz

AchtungKomma beim Mal oder Durch 10, 100, 1000 falsch verschoben

So nicht

3,5 · 10 = 0,35

So richtig

3,5 · 10 = 35

Frag dich: Wird die Zahl größer oder kleiner? Mit mal 10 wird sie größer.

ÜbenJetzt du

○7
Eine Gitarrensaite schwingt mit der Periodendauer T = 0,004 s. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.
So fängst du an:
f = 1 : T, die Schwingungen je Sekunde
Lösung zeigen
1. f = 1 : T, die Schwingungen je Sekunde
2. f = 1 : 0,004 s
3. f = 250 Hz
Ergebnis:
250 Hz
●8
Ein Federpendel schwingt mit der Periodendauer T = 0,5 s. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. f = 1 : T, die Schwingungen je Sekunde
2. f = 1 : 0,5 s
3. f = 2 Hz
Ergebnis:
2 Hz
★9
Eine Stimmgabel schwingt mit der Periodendauer T = 4 ms. Welche Frequenz in Hertz hat der Ton? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. f = 1 : T, die Zeit in Sekunden
2. 4 ms = 0,004 s
3. f = 1 : 0,004 s = 250 Hz
Ergebnis:
250 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 3 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 · 3 s
s = 1020 m

s = v · t, das Licht ist fast sofort da
s = 340 m/s · 3 s
s = 1020 m

Ergebnis:

1020 m

ÜbenJetzt du

○10
Am Waldrand schlägt jemand mit der Axt auf einen Baum. Den Schlag hörst du 5 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist der Baum 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 · 5 s
3. s = 1700 m
Ergebnis:
1700 m
●11
Auf der Baustelle gegenüber schlägt ein Hammer auf einen Pfahl. Den Schlag hörst du 9 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 · 9 s
3. s = 3060 m
Ergebnis:
3060 m
★12
Ein Gewitter ist 1,7 km entfernt. Du siehst den Blitz (v = 340 m/s). Nach wie vielen Sekunden hörst du den Donner? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. t = s : v, der Weg in Metern
2. 1,7 km = 1700 m
3. t = 1700 m : 340 m/s = 5 s
Ergebnis:
5 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

Jemand klopft an ein Eisenbahngleis. Durch den Stahl hörst du es 0,2 s später (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie weit ist die Stelle entfernt?

Schritt für Schritt

s = v · t mit v in Stahl
s = 5000 m/s · 0,2 s
s = 1000 m

s = v · t mit v in Stahl
s = 5000 m/s · 0,2 s
s = 1000 m

Ergebnis:

1000 m

ÜbenJetzt du

○13
Ein Wal ruft unter Wasser. Ein Messgerät hört ihn 0,5 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 · 0,5 s
3. s = 750 m
Ergebnis:
750 m
●14
Ein Wal ruft unter Wasser. Ein Messgerät hört ihn 0,8 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
1. s = v · t mit v in Wasser
2. s = 1500 m/s · 0,8 s
3. s = 1200 m
Ergebnis:
1200 m
★15
Eine Glocke läutet zugleich über und unter Wasser. Ein Boot ist 1530 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: 1530 m : 340 m/s = 4,5 s, Wasser: 1530 m : 1500 m/s = 1,02 s
3. Δt = 4,5 s − 1,02 s = 3,48 s
Ergebnis:
3,48 s

Vermischte Übungen

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

Üben

●16
Eine Geige spielt zwei Töne. Das Bild zeigt beide, gleich lange aufgenommen. Welcher Ton ist höher? Begründe mit dem Bild.
Lösung zeigen
1. Für die Tonhöhe zählt, wie viele Schwingungen in derselben Zeit liegen.
2. Ton A hat den größeren Ausschlag, die Zahl der Schwingungen ist gleich.
3. Also: Gleich hoch: Beide schwingen genau gleich oft.
Ergebnis:
Gleich hoch: Beide schwingen genau gleich oft.
●17
Eine Gitarrensaite schwingt in 2 s genau 440-mal hin und her. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. f = Zahl der Schwingungen : Zeit
2. f = 440 : 2 s
3. f = 220 Hz
Ergebnis:
220 Hz
●18
Eine Schaukel schwingt mit der Frequenz 0,5 Hz. Wie lange dauert eine Schwingung? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. T = 1 : f, die Zeit für eine Schwingung
2. T = 1 : 0,5 Hz
3. T = 2 s
Ergebnis:
2 s
●19
Auf der Baustelle gegenüber schlägt ein Hammer auf einen Pfahl. Den Schlag hörst du 3 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 · 3 s
3. s = 1020 m
Ergebnis:
1020 m
●20
Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Geige auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie lange dauert eine Schwingung? 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
●21
Eine Flöte spielt zwei Töne. 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 B hat den größeren Ausschlag, die Zahl der Schwingungen ist gleich.
3. Also: Ton B ist lauter.
Ergebnis:
Ton B: 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 einen Summer auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie lange dauert eine Schwingung? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
12 ms
Ich beschreibe Frequenz und Amplitude.
24
Ein Federpendel schwingt mit der Periodendauer T = 0,5 s. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
2 Hz
Ich rechne mit der Schallgeschwindigkeit.
25
Über dem See platzt eine Feuerwerksrakete. Den Knall hörst du 2 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist die Rakete 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 0,8 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:
1200 m
Ich beurteile Lärm und Gehörschutz.
27
Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Geige auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie lange dauert eine Schwingung? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
8 ms

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

Lösungen

12.000 kg
3000 kg
500.000 g
3 ms
1,6 ms
125 Hz
250 Hz
2 Hz
250 Hz
1700 m
3060 m
5 s
750 m
1200 m
3,48 s
Gleich hoch: Beide schwingen genau gleich oft.
220 Hz
2 s
1020 m
2 ms
Ton B: Er schlägt in gleicher Zeit weiter aus.
4200 g
12 ms
2 Hz
680 m
1200 m
8 ms