Einführung in die Akustik

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Hanna Busch
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1 Einführung in die Akustik von Hans Borucki 2, durchgesehene A uflage 1980 Fcc: : ::: r;:r:h 5 Technische noc^c^u:? Darmstadt HoaftcchuSü/tTüSe 4 x 0=64288 Dara Bibliographisches Institut Mannheim/Wien/Zürich B.I.-Wissenschaftsverlag

2 Inhalt 1. Allgemeine Schwingungslehre Begriff der Schwingung Die mechanische Schwingung Graphische Darstellung einer Schwingung Bestimmungsstücke der Schwingung Elongation und Amplitude Schwingungsdauer Frequenz Zusammenhang zwischen Frequenz und Schwingungsdauer Die harmonische Schwingung Graphische Darstellung der harmonischen Schwingung Mathematische Darstellung der harmonischen Schwingung Gedämpfte Schwingungen Zusammensetzung harmonischer Schwingungen Zusammensetzung zweier gleichgerichteter harmonischer Schwingungen gleicher Frequenz Zusammensetzung zweier gleichgerichteter harmonischer Schwingungen verschiedener Frequenzen Schwebungen Zusammensetzung mehrerer gleichgerichteter harmonischer Schwingungen Zerlegung von Schwingungen. Harmonische Analyse Erzwungene Schwingungen Eigenschwingungen und Eigenfrequenzen Erzwungene Schwingungen Schwingungsverlauf einer erzwungenen Schwingung. 44

3 8 Inhaltsverzeichnis Amplitude der erzwungenen Schwingung. Resonanz Phase der erzwungenen Schwingung Erzwungene Schwingungen zusammengesetzter Systeme mit mehreren Eigenfrequenzen Allgemeine Wellenlehre Entstehung von Wellen Entstehung von Transversalwellen Entstehung von Longitudinalwellen Graphische Darstellung einer Welle Bestimmungsstücke einer Sinuswelle Elongation und Amplitude Frequenz Wellenlänge Wellenzahl Fortpflanzungsgeschwindigkeit Zusammenhang zwischen Frequenz und Fortpflanzungsgeschwindigkeit Mathematische Darstellung einer Sinuswelle Überlagerung von Wellen Interferenz von Wellen Interferenz bei eindimensionalen Wellen Interferenz bei Kreiswellen Stehende Wellen Das Huygenssche Prinzip Beugung von Wellen Reflexion von Wellen Durch Reflexion erzeugte stehende Wellen Brechung von Wellen Dispersion von Wellen Physikalische Akustik Physikalische Ursachen einer Schallempfindung Einteilung der Schallereignisse Der Ton Der Klang Das Geräusch 88

4 Inhaltsverzeichnis Der Knall Schallquellen K Schwingende feste Körper als Schallquellen Schwingende Platten Schwingende Membranen Schwingende Stäbe Schwingende Saiten Schwingende Luftsäulen als Schallquellen Die offene Pfeife Die gedackte Pfeife Kubische Pfeifen Die Lochsirene Das Thermophon Selbsterregte Schallquellen Elektrisch erregte Schallquellen Elektromagnetische Schallquellen Elektrodynamische Schallquellen Elektrostatische Schallquellen Magnetostriktive Schallquellen Piezoelektrische Schallquellen Frequenzkurve von elektrischen Schallquellen Ausbreitung des Schalls Entstehung von Schallwellen ^ Bestimmungsstücke einer Schallwelle Elongation und Amplitude einer Schallwelle Frequenz einer Schallwelle Wellenlänge einer Schallwelle Schallgeschwindigkeit Zusammenhang zwischen Frequenz und Wellenlänge Mathematische Darstellung einer Schallwelle Schallfeldgrößen Schallausschlag Schallschnelle Schalleistung Schallstärke (Schallintensität) Schalldruck 120

5 10 Inhaltsverzeichnis Dynamik eines Schallvorganges Schallwellenwiderstand Überlagerung von Schallwellen Interferenz von Schallwellen Schwebungen Reflexion von Schallwellen Reflexionsgrad Stehende Schallwellen Brechung von Schallwellen Beugung von Schallwellen Resonanzvorgänge bei der Schallausbreitung Der Dopplereffekt bei der Schallausbreitung Ruhende Schallquelle - bewegte Beobachter Ruhender Beobachter - bewegte Schallquelle Schallempfänger Kenndaten eines Mikrophons Absoluter Grenzschalldruck eines Mikrophons Empfindlichkeit eines Mikrophons Frequenzbereich eines Mikrophons Dynamik eines Mikrophons Lineare und nichtlineare Verzerrungen Der Klirrfaktor, Kombinationstöne Die Mikrophonarten Das Kohlemikrophon 147 3: Das Bändchenmikrophon Das Tauchspulmikrophon Das Kondensatormikrophon Das Kristallmikrophon Gerichteter Schallempfang mit Mikrophonen Schallverstärkung Der elektrische Verstärker Der Röhrenverstärker Der Transistorverstärker Schallübertragung Schallaufzeichnung 166

6 Inhaltsverzeichnis Mechanische Schallaufzeichnung Elektromechanische Schallaufzeichnung Magnetische Schallaufzeichnung Photographische Schallaufzeichnung Das Intensitätsverfahren Das Amplitudenverfahren Musikalische Tonlehre '. Die Oktave Die Tonleiter Reine und temperierte Stimmung Schallanalyse Das Schallspektrum Praktische Durchführung der Schallanalyse Die Schallanalyse mit Helmholtz-Resonatoren Das Suchtonverfahren Das Tonfrequenzspektrometer Oktavsieboszillographie Das menschliche Ohr als Schallempfänger Aufbau des menschlichen Ohres Funktion der einzelnen Teile des menschlichen Ohres Die Hörfläche Einfluß von Störschall auf den Verlauf der Hörschwelle. T Die Mithörschwelle für weißes Rauschen Die Mithörschwelle für gleichmäßig verdeckendes Rauschen Die Mithörschwelle für Bandpaßrauschen Die Mithörschwelle für reine Töne Die Lautstärke Das Lautstärkeunterscheidungsvermögen des menschlichen Ohres Die Lautheit Das Tonhöhenunterscheidungsvermögen des menschlichen Ohres Das Richtungshören Der Zeitunterschied beim Richtungshören 215

7 12 Inhaltsverzeichnis Der Intensitätsunterschied beim Richtungshören Die Sprachverständlichkeit Audiometrie Tonaudiometrie Das Tonaudiogramm als Darstellung des Hörverlustes Auswertung von Tonaudiogrammen Sprachaudiometrie 228 Literatur 230 Sachregister 231

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