Knochenleitung (Artikelnr.: P )

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1 Knochenleitung (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Akustik Unterthema: Schallerzeugung, - Ausbreitung und Wahrnehmung Experiment: Knochenleitung Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 10 Minuten 10 Minuten 1 Schüler/Student Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schlagwörter: Aufgabe und Material Lehrerinformationen [hiddden_page] Zusatzinformationen In diesem Experiment sollen die Schüler beobachten, dass Schall nicht nur über Außen- und Mittelohr zur Empfindung im Innenohr gelangen kann, sondern auch über den menschlichen Knochenapparat. Die Knochenleitung ist in der Medizin als Mittel in der Diagnostik eingesetzt. Am Beispiel des Rinne- und des Weber-Versuchs aus dem Bereich der medizinischen Diagnostik sollen die Schüler verstehen, dass die Knochenleitung die Schallleitung des Außen- und Mittelohres umgeht und man daher mit diesen Experimenten zwischen Störungen der Schallleitung (Außenohr, Mittelohr) und der Schallempfindung (Innenohr, Hörnerv) unterscheiden kann. Vor Durchführung des Versuches sollten die Schüler mit dem Aufbau des menschlichen Ohres vertraut sein. Sie sollten wissen, dass Schall sich nicht nur in Luft, sondern grundsätzlich in allen Medien ausbreitet, also auch in Festkörpern. Hinweise zur Auswertung Die durchgeführten Experimente sollen keine Anleitung zur Eigendiagnostik darstellen. Sie sollen lediglich demonstrieren, wie ein Arzt mit Hilfe von z.b. Rinne- und Weber-Versuch die Ursache von Hörproblemen eingrenzen kann. Aussagekräftige Diagnostik bleibt selbstverständlich einem Facharzt vorbehalten, weshalb die eigenen Versuchsergebnisse nicht zur Diagnose irgendwelcher Störungen herangezogen werden sollten. Weisen Sie die Schüler gegebenenfalls vor Beginn der Experimente darauf hin.

2 Aufgabe Was ist Knochenleitung und wie machen Ärzte sie sich zunutze? Das menschliche Ohr nimmt Schall aus seiner Umgebung in der Regel über die Luft wahr. Die Verarbeitung von Schallsignalen durchläuft dabei drei Teile des Ohres: Außenohr (Ohrmuschel, äußerer Gehörgang), Mittelohr (Trommelfell, Gehörknöchelchen, Ohrtrompete) und Innenohr (Gehörschnecke, Gleichgewichtsorgan). Die eigentliche Hörinformation wird aus dem Innenohr über den Hörnerv an das Gehirn geleitet. Dieses Experiment beschäftigt sich damit, ob Schall auch auf anderem Wege als über das Außenohr wahrgenommen werden kann. 1. Untersuche die Knochenleitung von Schall im menschlichen Körper. 2. Finde heraus, was ein Hals-Nasen-Ohren-Arzt unter Rinne-Versuch und Weber-Versuch versteht und worüber sie Aufschluss geben können. Material Position Material Bestellnr. Menge 1 Anschlaghammer, Gummi Stimmgabel 440 Hz

3 Aufbau und Durchführung Teil 1: Knochenleitung Abb. 1: Stimmgabel an verschiedenen Knochen (hier: Schlüsselbein). Schlage die Stimmgabel mit dem Anschlaghammer an und halte sie an verschiedene Knochen des Körpers: Stirn, Schädel, Kiefer, Brustbein, Ellenbogen, etc. Notiere deine Beobachtungen im Protokoll unter "Ergebnis - Beobachtungen 1". Teil 2: Rinne-Versuch Abb. 2: Rinne-Test: Stimmgabel auf dem Knochen hinter dem Ohr (links) und vor dem Ohr (rechts). Schlage die Stimmgabel an und setze sie mit ihrem Fuß auf den Knochen hinter der Ohrmuschel (Fortsatz des Schläfenbeins). Warte, bis der Ton der Stimmgabel über diesen Knochen nicht mehr zu hören ist. Führe dann die Stimmgabel vor die Ohrmuschel und beobachte, ob auf diese Weise noch ein Ton gehört werden kann. Notiere deine Beobachtungen im Protokoll unter "Ergebnis - Beobachtungen 2". Teil 3: Weber-Versuch

4 Abb. 3: Weber-Versuch: Stimmgabel auf dem Scheitel. Schlage die Stimmgabel an und setze sie mittig auf den Schädel. Beobachte, wie der Ton an beiden Ohren zu hören ist. Halte dann ein Ohr mit einem Finger zu und wiederhole dein Vorgehen. Notiere deine Beobachtungenim Protokoll unter "Ergebnis - Beobachtungen 3".

5 Protokoll: Knochenleitung Ergebnis - Beobachtungen 1 (10 Punkte) Teil 1: Knochenleitung Beschreibe, wie die Stimmgabel an den verschiedenen Knochen gehört und gefühlt werden kann. Ergebnis - Beobachtungen 2 (10 Punkte) Teil 2: Rinne-Versuch Kann der Stimmgabelton länger über den Knochen oder über das offene Ohr gehört werden?

6 Ergebnis - Beobachtungen 3 (10 Punkte) Teil 3: Weber-Versuch Wie ist die Stimmgabel zu hören, wenn a) beide Ohren offen sind b) ein Ohr verschlossen wird Auswertung - Frage 1 (10 Punkte) Wieso hört man die Stimmgabel, wenn sie einen Knochen im Brust- und Schädelbereich berührt?

7 Auswertung - Frage 2 (10 Punkte) In der Medizin unterscheidet man bei Hörproblemen zwischen Störungen der Schallleitung und der Schallempfindung. Die Schallempfindung findet im Innenohr und in den Nervenbahnen zum Gehirn statt, die Schallleitung beim Schalltransport vom Außenohr über das Mittelohr ins Innenohr. Altersschwerhörigkeit oder Hörstürze sind Störungen der Schallempfindung, wohingegen z.b. eine Entzündung des Mittelohres die Schallleitung behindert. Bei einem gesunden Menschen wird Schall besser über die Schallleitung in Außen- und Mittelohr zum Innenohr transportiert als über Knochenleitung. Wie lässt sich mit diesem Wissen deine Beobachtung beim Rinne-Versuch erklären? Auswertung - Frage 3 (10 Punkte) Ist die Stimmgabel beim Rinne-Versuch länger über die Knochenleitung zu hören als über die Schallleitung des Ohres, auf welche Art der Hörstörung - der Schallleitung oder der Schallempfindung - könnte man schließen?

8 Auswertung - Frage 4 (10 Punkte) Der Rinne-Versuch kann Störungen der Schallempfindung nicht ausschließen. Daher wird in der Medizin außerdem der Weber-Versuch zur Diagnostik eingesetzt. Welche Beobachtung würde man beim Weber-Versuch (beide Ohren offen) für einen gesunden Menschen mit intakter Schallempfindung und Schallleitung erwarten? Auswertung - Frage 5 (10 Punkte) Schall wird nicht nur vom Außen- zum Innenohr transportiert. Nach der Schallableitungstheorie muss Schwingungsenergie des Schalls im Innenohr auch wieder abgeleitet werden. Dies geschieht normalerweise über das Mittelohr und das Trommelfell hin zum Außenohr. Warum ist beim Weber- Versuch mit einem geschlossenen Ohr der Ton der Stimmgabel im geschlossenen Ohr lauter zu hören?

9 Auswertung - Frage 6 (10 Punkte) Beim Weber-Versuch gelangt der Schall über Knochenleitung an das Innenohr. Liegt an einem Ohr eine Störung der Schallempfindung vor, wird in diesem Ohr der Ton der Stimmgabel lauter oder leiser zu hören sein? Auswertung - Frage 7 (10 Punkte) Was könnte man dann aus dem Weber-Versuch schließen, wenn der Stimmgabelton im gestörten Ohr lauter zu hören ist?