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Akustik Untersuchung des Schalls (Enstehung, Ausbreitung und Vernichtung) - Gitterschwingungen im Festkörper (Schwingquarz) 1 Frequenz Infraschall hörbarer.

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Präsentation zum Thema: "Akustik Untersuchung des Schalls (Enstehung, Ausbreitung und Vernichtung) - Gitterschwingungen im Festkörper (Schwingquarz) 1 Frequenz Infraschall hörbarer."—  Präsentation transkript:

1 Akustik Untersuchung des Schalls (Enstehung, Ausbreitung und Vernichtung) - Gitterschwingungen im Festkörper (Schwingquarz) 1 Frequenz Infraschall hörbarer SchallUltraschallHyperschall 16 Hz20 kHz 1 GHz -Erdbeben -Orientierung der Waale (Störung durch Schiffsdiesel) -Luftdruckschwankungen bei Föhn -Fledermausrufe -Piezokeramiken (Druck erzeugt elektr. Spannung) -Magnetostriktive Wandler (Magnerfeld verzerrt Kristall) - Echolot

2 hörbarer Schall Rasche Luftdruckschwankungen bezeichnet man als Schall. Akustik Luftdruckschwankungen breiten sich als longitudinale Wellen aus. Die Schwingungsrichtung ist parallel zur Ausbreitungsrichtung. Schall braucht ein Medium zur Ausbreitung (z.B. Luft) 2

3 Grundbegriffe der Schwingungslehre Definition der harmonischen Schwingung: Akustik Bei einer harmonischen Schwingung ist die Rückstellkraft proportional zur Auslenkung (Hookesches Gesetz bei Federschwingung) Eine harmonische Schwingung hat einen sinusförmigen Verlauf y(t) = A* sin ( ω * t ) mit ω = 2 * π / T Die Schwingungsdauer T ist der zeitliche Abstand zwischen zweigleichartigen Schwingungszuständen (gleiche Phase) Der Kehrwert der Schwingungsdauer heißt Frequenz f = 1/T; sie gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an. Eine harmonische Schwingung kann als Projektion einer Kreisbewegung beschrieben werden 3

4 Grundbegriffe der Schwingungslehre Definition der harmonischen Schwingung: Akustik 4 y(t) = A* sin (ω * t )

5 Grundbegriffe der Schwingungslehre Freie Schwingung: Die Schwingung wird einmal angeregt, dann sich selbst überlassen; ihre Schwingungsfrequenz nennt man Eigenfrequenz. Akustik 5 Erzwungene Schwingung: Die Anregung der Schwingung ist fortlaufend. Die Schwingungsbewegung erfolgt mit der Frequenz des Anregers. Resonanz: Die Energieübertragung ist dann am besten, wenn Anregungs- und Eigenfrequenz gleich sind.

6 Dopplereffekt Schallquelle bewegt sich relativ zur Luftmasse mit Geschwindigkeit v : Akustik 6

7 Akustische Wahrnehmung Ton: Ein Ton ist eine reine Sinusschwingung. Akustik 7 Klang: Bei einem Klang überlagern sich mehrere Sinusschwingungen. Ob der Klang wohlklingend ist, das hängt von der kulturellen Gewöhnung des Hörsinns ab. In der abendländischen Tradition gilt das rationale Zahlenverhältnis zwischen zwei Tönen als Maß für den Wohlklang: 1 : 2 Oktave; 2 : 3 Quint; 3 : 4 Quart; 4 : 5 große Terz etc. Geräusch: Es überlagern sich beliebig viele Töne.

8 Darstellung von Tönen physikalisch analog: Akustik 8 physikalisch digital: musikalisch (Notenschrift):

9 Darstellung von Tönen (Amplitude = Lautstärke) Akustik 9

10 Darstellung von Tönen (Frequenz = Tonhöhe) Akustik 10

11 Akustische Wahrnehmung natürliche Obertonreihe: Akustik 11 jede Schallquelle (Stimme, Musikinstrument) strahlt Luftschwingungen in der Grundfrequenz ab, aber auch in den darüber liegenden harmonischen Vielfachen derselben: sie klingt Ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz

12 Akustische Wahrnehmung Stimmen- und Musikinstrumenten Erkennung: Akustik 12 charakteristische Tonhöhenlautstärke der Obertonreihe Der Grundton bestimmt die Tonhöhe; die Obertöne be- stimmen die Klangfarbe, durch die wir Geige von Flöte unterscheiden können. Weißes Rauschen: alle Frequenzen in beliebiger Tonhöhenlautstärke

13 Schwebung Die Frequenz, mit der die beiden (nahe beieinander liegenden) Töne An- und abschwellen, wird als ein eigener Ton wahrgenommen Akustik 13


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