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: 2 t = ? kg

Schritt für Schritt

1 t = 1000 kg
2 · 1000 = 2000
2 t = 2000 kg

1 t = 1000 kg
2 · 1000 = 2000
2 t = 2000 kg

Ergebnis:

2000 kg

AchtungEinheit nicht umgerechnet

So nicht

Rechne um: 2 t = ? kg → 2.000.000 kg

So richtig

Rechne um: 2 t = ? kg → 2.000 kg

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

ÜbenJetzt du

○1
Rechne um: 400 m = ? km
So fängst du an:
1 km = 1000 m
Lösung zeigen
1. 1 km = 1000 m
2. 400 : 1000 = 0,4
3. 400 m = 0,4 km
Ergebnis:
0,4 km
●2
Rechne um: 0,5 km = ? m
Lösung zeigen
1. 1 km = 1000 m
2. 0,5 · 1000 = 500
3. 0,5 km = 500 m
Ergebnis:
500 m
★3
Rechne um: 75 mm = ? m
Lösung zeigen
1. 1 m = 1000 mm
2. 75 : 1000 = 0,075
3. 75 mm = 0,075 m
Ergebnis:
0,075 m

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 Gitarre auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie groß ist die Periodendauer T? 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 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 den Ton einer Klarinette 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. 6 Schwingungen dauern zusammen 12 ms
3. T = 12 ms : 6 = 2 ms
Ergebnis:
2 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 = 15 ms : 6 = 2,5 ms = 0,0025 s
3. f = 1 : 0,0025 s = 400 Hz
Ergebnis:
400 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 Boje auf den Wellen schwingt mit der Periodendauer T = 4 s. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.

Schritt für Schritt

f = 1 : T, die Schwingungen je Sekunde
f = 1 : 4 s
f = 0,25 Hz

f = 1 : T, die Schwingungen je Sekunde
f = 1 : 4 s
f = 0,25 Hz

Ergebnis:

0,25 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 40-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 = 40 : 0,5 s
3. f = 80 Hz
Ergebnis:
80 Hz
●8
Ein Kolibriflügel schwingt in 2 s genau 160-mal hin und her. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. f = Zahl der Schwingungen : Zeit
2. f = 160 : 2 s
3. f = 80 Hz
Ergebnis:
80 Hz
★9
Die Membran eines Lautsprechers schwingt mit der Periodendauer T = 50 ms. Welche Frequenz in Hertz hat der Ton? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. f = 1 : T, die Zeit in Sekunden
2. 50 ms = 0,05 s
3. f = 1 : 0,05 s = 20 Hz
Ergebnis:
20 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

Am Waldrand schlägt jemand mit der Axt auf einen Baum. Den Schlag hörst du 4 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist der Baum entfernt? Berechne mit Einheit.

Schritt für Schritt

s = v · t, das Licht ist fast sofort da
s = 340 m/s · 4 s
s = 1360 m

s = v · t, das Licht ist fast sofort da
s = 340 m/s · 4 s
s = 1360 m

Ergebnis:

1360 m

ÜbenJetzt du

○10
Du siehst einen Blitz. Den Donner hörst du 4 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist das Gewitter 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 · 4 s
3. s = 1360 m
Ergebnis:
1360 m
●11
Über dem See platzt eine Feuerwerksrakete. Den Knall hörst du 4 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist die Rakete entfernt? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. s = v · t, das Licht ist fast sofort da
2. s = 340 m/s · 4 s
3. s = 1360 m
Ergebnis:
1360 m
★12
Ein Gewitter ist 3,4 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. 3,4 km = 3400 m
3. t = 3400 m : 340 m/s = 10 s
Ergebnis:
10 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 0,6 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 · 0,6 s
s = 3000 m

s = v · t mit v in Stahl
s = 5000 m/s · 0,6 s
s = 3000 m

Ergebnis:

3000 m

ÜbenJetzt du

○13
Jemand klopft an ein Eisenbahngleis. Durch den Stahl hörst du es 0,1 s später (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie weit ist die Stelle entfernt?
So fängst du an:
s = v · t mit v in Stahl
Lösung zeigen
1. s = v · t mit v in Stahl
2. s = 5000 m/s · 0,1 s
3. s = 500 m
Ergebnis:
500 m
●14
Am Ende eines Stahlgeländers klopft jemand. Durch den Stahl hörst du es 0,04 s später (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie lang ist das Geländer? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. s = v · t mit v in Stahl
2. s = 5000 m/s · 0,04 s
3. s = 200 m
Ergebnis:
200 m
★15
Jemand schlägt auf ein 1700 m langes Stahlgeländer. Du hörst den Schlag zweimal (Luft 340 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie viele Sekunden liegen dazwischen? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. Erst jede Laufzeit einzeln: t = s : v
2. Luft: 1700 m : 340 m/s = 5 s, Stahl: 1700 m : 5000 m/s = 0,34 s
3. Δt = 5 s − 0,34 s = 4,66 s
Ergebnis:
4,66 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?
Lösung zeigen
1. Für die Tonhöhe zählt, wie viele Schwingungen in derselben Zeit liegen.
2. Ton B hat mehr Schwingungen, die Ausschläge sind gleich groß.
3. Also: Ton B ist höher als Ton A.
Ergebnis:
Ton B ist höher als Ton A.
●17
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
●18
Eine Stimmgabel schwingt mit der Frequenz 250 Hz. Wie lange dauert eine Schwingung? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. T = 1 : f, die Zeit für eine Schwingung
2. T = 1 : 250 Hz
3. T = 0,004 s
Ergebnis:
0,004 s
●19
Am Waldrand schlägt jemand mit der Axt auf einen Baum. Den Schlag hörst du 8 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 · 8 s
3. s = 2720 m
Ergebnis:
2720 m
●20
Am Ende eines Stahlgeländers klopft jemand. Durch den Stahl hörst du es 0,1 s später (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie lang ist das Geländer? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
1. s = v · t mit v in Stahl
2. s = 5000 m/s · 0,1 s
3. s = 500 m
Ergebnis:
500 m
●21
Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Gitarre 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 40 ms
3. T = 40 ms : 5 = 8 ms
Ergebnis:
8 ms

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: 1200 g = ? kg
Lösung zeigen
Ergebnis:
1,2 kg
Ich unterscheide hohe und tiefe, laute und leise Töne.
23
Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Geige auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie lange dauert eine Schwingung? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,8 ms
Ich beschreibe Frequenz und Amplitude.
24
Eine Schaukel schwingt in 20 s genau 8-mal hin und her. Wie groß ist die Frequenz? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,4 Hz
Ich rechne mit der Schallgeschwindigkeit.
25
Über dem See platzt eine Feuerwerksrakete. Den Knall hörst du 9 s später (v = 340 m/s). Wie weit ist die Rakete entfernt? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
Ergebnis:
3060 m
Ich erkläre, warum Schall im Vakuum nicht hörbar ist.
26
Jemand klopft an ein Eisenbahngleis. Durch den Stahl hörst du es 0,1 s später (Luft 340 m/s, Wasser 1500 m/s, Stahl 5000 m/s). Wie weit ist die Stelle entfernt?
Lösung zeigen
Ergebnis:
500 m
Ich beurteile Lärm und Gehörschutz.
27
Ein Mikrofon nimmt den Ton einer Gitarre auf. Das Bild zeigt die Schwingung. Wie lange dauert eine Schwingung? 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

0,4 km
500 m
0,075 m
3 ms
2 ms
400 Hz
80 Hz
80 Hz
20 Hz
1360 m
1360 m
10 s
500 m
200 m
4,66 s
Ton B ist höher als Ton A.
2 Hz
0,004 s
2720 m
500 m
8 ms
1,2 kg
0,8 ms
0,4 Hz
3060 m
500 m
3 ms