2. Physikschulaufgabe

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Calvin Mann
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1 Thema: Akustik 1. Akustik ist die Lehre vom Schall. Erläutere, was du unter Schall verstehst. 2. Nenne die verschiedenen Schallarten. Wodurch unterscheiden sie sich? 3. Wie entsteht Schall prinzipiell? 4. Nenne vier verschiedene Schallquellen. 5. Gib zwei Beispiele für Schallempfänger an. 6. Was bedeutet der Begriff Frequenz? 7. Wenn eine Stimmgabel mit 440 Hz schwingt, so bedeutet dies RP_A0136 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0136) 1 (3)

Nenne vier verschiedene Schallquellen. 5. Gib zwei Beispiele für Schallempfänger an. 6.

2 8. Erkläre bei einem Fadenpendel folgende Begriffe: Frequenz: Amplitude: Periodendauer: Periode: Schwingung: 9. a) Von einem Fadenpendel hat man für n 12 Schwingungen die Schwingungszeit mit t 8,4s bestimmt. Berechne die Schwingungsdauer T und die Frequenz f. b) Eine Schallquelle hat die Frequenz f 600 Hz. Berechne die Anzahl der Schwingungen in 5 Sekunden und berechne die Schwingungsdauer. 10. Erkläre, wovon die Lautstärke und die Tonhöhe eines Tones abhängt. Formuliere jeweils die Art der Abhängigkeit in einer Je-Desto-Beziehung. RP_A0136 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0136) 2 (3)

b) Eine Schallquelle hat die Frequenz f 600 Hz. Berechne die Anzahl der Schwingungen in 5 Sekunden und berechne die Schwingungsdauer. 10.

3 11. In welchem Frequenzbereich ist unser Hörsinn empfindlich? 12. Was bezeichnet man als Infraschall, was als Ultraschall, was als Hyperschall? Infraschall: Ultraschall: Hyperschall: 13. Welche Tiere können Infraschall oder Ultraschall wahrnehmen? Infraschall: Ultraschall: 14. Nenne eine technische Anwendung, die Ultraschall verwendet. 15. Skizziere den zeitlichen Verlauf eines Tones. Kennzeichne im Schaubild die Amplitude und 1 Periode. Beschrifte das Diagramm mit Weg s und Zeit t. RP_A0136 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0136) 3 (3)

Welche Tiere können Infraschall oder Ultraschall wahrnehmen? Infraschall: Ultraschall: 14.

4 Thema: Akustik 1. Die drei Darstellungen zeigen typische Schwingungsbilder von Schallwellen. Ordne die richtigen Bezeichnungen aus folgender Auswahl zu: Ton, Klang, Geräusch, Knall, Krach 2. Beim Telefonieren an einem Hausanschluss hört man nach dem Abheben des Hörers den Wählton (Freizeichen) der Telekom. Es ist ein Ton der Frequenz 425 Hz. Wie groß ist seine Schwingungsdauer (Periodendauer)? 3. In einiger Entfernung sieht Emma einen Gewitterblitz aufleuchten. Nach 12 Sekunden hört sie den Donner. Wie weit ist das Gewitter von Emma ungefähr entfernt, wenn die Schallgeschwindigkeit ca. 335 m / s beträgt? RP_A0137 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0137) 1 (3)

Beim Telefonieren an einem Hausanschluss hört man nach dem Abheben des Hörers den Wählton (Freizeichen) der Telekom. Es ist ein Ton der Frequenz 425 Hz.

5 4. Mit Hilfe der Echolotung kann in der Schifffahrt die Wassertiefe bestimmt werden. Bei einer Messung im Roten Meer wird das Echo 0,8 s nach Aussendung des Schallsignals empfangen. Die Schallgeschwindigkeit im Roten Meer beträgt ca m / s. Wie tief ist an dieser Stelle das Meer? 5. Skizziere jeweils das Schwingungsbild eines hohen und eines tiefen Tones und beschreibe die charakteristischen Merkmale mit Worten. hoher Ton tiefer Ton 6. Skizziere jeweils das Schwingungsbild eines leisen und eines lauten Tones und beschreibe die charakteristischen Merkmale mit Worten. leiser Ton lauter Ton RP_A0137 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0137) 2 (3)

Wie tief ist an dieser Stelle das Meer? 5.

6 7. Der Hörbereich liegt bei Jugendlichen mit gutem Hörsinn etwa zwischen 20 Hz und 20 khz. Wie groß ist demgegenüber der Stimmbereich (Singstimme) eines Menschen? 8. Beschreibe kurz den Doppler-Effekt. 9. Wodurch wird die Schallgeschwindigkeit (in einer Flüssigkeit, oder in einem Festkörper oder in einem Gas) nennenswert beeinflusst? Kreuze an. Lufttemperatur Luftfeuchtigkeit Luftdruck (Höhe über dem Meeresspiegel) Luftdichte Frequenz der Schallquelle Material Entfernung zur Schallquelle Lautstärke der Schallquelle Materialdichte Temperatur Druck Sonneneinstrahlung Windgeschwindigkeit Elastizität des Materials RP_A0137 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0137) 3 (3)

7 Thema: Akustik 1. Lies zunächst die Frage und die gegebenen Antworten sorgfältig durch. Kreuze in der ersten Spalte dann jeweils alle Aussagen an, die richtig sind. Schall kann sich ausbreiten auf dem Mond in einem Baumstamm im Wasser In Luft breitet sich Schall aus durch Luftströmung Luftverdichtung mit Luftverdünnung Luftdruck in hpa Ein Geräusch entsteht durch starke Schwingungen regelmäßige Schwingungen unregelmäßige Schwingungen Am schnellsten breitet sich der Schall aus in Eisen Luft Wasser Das Licht ist ungefähr 882mal schneller als der Schall 1250mal schneller als der Schall 50mal schneller als der Schall Schall wird gut gedämmt durch Schaumstoff Filz Vakuum Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt etwa 430 m/s beträgt etwa 34 m/s beträgt etwa 340 m/s Durch den luftleeren Raum breitet sich Schall überhaupt nicht aus besonders schnell aus nur sehr langsam aus Wie groß ist der Hörbereich bei einem Jugendlichen mit normalem Hörsinn? Im Vergleich zu einem leisen Ton hat ein lauter Ton eine 16 Hz bis 12 khz größere Frequenz 20 Hz bis Hz größere Amplitude 12 Hz bis Hz kleinere Wellenlänge 1 khz bis 20 khz größere Ausbreitungsgeschwindigkeit Eine Schwingung pro Sekunde nennt man Im Vergleich zu einem hohen Ton hat ein tiefer Ton eine 1 Amplitude kleinere Amplitude 1 Frequenz kleinere Frequenz 1 Hertz größere Wellenlänge 1 Dezibel größere Periode Hören ist uns auch möglich im Dunkeln während man schläft unter Wasser ohne Ohren Was gehört nicht ins Mittelohr Steigbügel Sattel Hammer Amboss RP_A0138 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0138) 1 (3)

durch starke Schwingungen regelmäßige Schwingungen unregelmäßige Schwingungen Am schnellsten breitet sich der Schall aus in Eisen Luft Wasser Das Licht ist ungefähr 882mal schneller als der Schall

8 2. Aus der Aufzeichnung einer Schallschwingung lassen sich folgende Werte ablesen. Trage jeweils den richtigen Buchstaben ein. (Mehrere Begriffe beschreiben denselben Sachverhalt) Amplitude Periode Schwingungsweite Schwingungsdauer Wellenlänge Periodendauer 3. Warum ist im Weltraum keine Schallausbreitung möglich? 4. Zwei Mikrofone nehmen jeweils einen Ton auf und wandeln ihn in eine elektrische Schwingung um, die auf dem Bildschirm eines Oszilloskops sichtbar gemacht wird. Welcher Ton ist lauter, A oder B? Welcher Ton ist höher, A oder B? Begründe jeweils. RP_A0138 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0138) 2 (3)

Warum ist im Weltraum keine Schallausbreitung möglich? 4.

9 5. Welche drei physikalischen Größen sind für eine Schallquelle maßgebend. 6. Warum ist die Schallausbreitung nicht in allen Festkörpern möglich? Gib zwei Beispiele für solche Festkörper. 7. Schall trifft auf einen Gegenstand. Was geschieht, wenn seine Oberfläche (A) aus Schaumstoff ist? (B) aus Marmor ist? 8. Beschreibe einen einfachen Versuch zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft. Wie muss man rechnen? Welchen Wert erhält man? RP_A0138 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0138) 3 (3)

Schall trifft auf einen Gegenstand. Was geschieht, wenn seine Oberfläche (A) aus Schaumstoff ist? (B) aus Marmor ist? 8.

10 Thema: Akustik 1. Auf welche Weise breitet sich Schall in Luft aus und gelangt so in unser Ohr? 2. Beantworte folgende Fragen, indem du dein Kreuz an die richtige Stelle setzt. Mehrere Antworten können richtig sein. Die Geschwindigkeit des Schalls nimmt mit größerer Entfernung von der Schallquelle ab wird unterwegs nicht kleiner steigt etwas an, wenn sich die Luft erwärmt Im luftleeren Raum gibt es keine Schallübertragung ist die Schallgeschwindigkeit größer als in Luft ist die Schallgeschwindigkeit genau so groß wie in Luft ist die Schallgeschwindigkeit kleiner als in Luft Unter Körperschall versteht man Schall, der im menschlichen Körper entsteht die Schallausbreitung in festen Körpern, z.b. in Beton wenn Menschen miteinander sprechen Schall in einem Frequenzbereich unter 16 Hz, über 20 khz und über 1 GHz nennt man jeweils Ultraschall, Infraschall und Hyperschall Infraschall, Ultraschall und Hyperschall Infraschall, Ultraschall und Supraschall RP_A0139 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0139) 1 (3)

Die Geschwindigkeit des Schalls nimmt mit größerer Entfernung von der Schallquelle ab wird unterwegs nicht kleiner steigt etwas an, wenn sich die Luft erwärmt Im luftleeren Raum gibt es keine

11 3.1 Auf welche Weise erzeugt die Stimmgabel einen Ton? 3.2 Welche der beiden abgebildeten Stimmgabeln erzeugt einen, höheren, welche einen tieferen Ton? A: B: 4. Wie lautet der Zusammenhang zwischen Frequenz und Periodendauer? 5. Eine Schallquelle erzeugt in 0,4 Sekunden 245 Schwingungen. Ist dieser Ton höher oder tiefer als der Standardkammerton 440 Hz? 6. Was versteht man unter Dezibel (A), kurz: db(a)? 7. Eine Maschine erzeugt Lärm von 100 db(a). Wie viel Lärm entsteht dann, wenn noch eine weitere, gleiche Maschine hinzugestellt wird? 8. Eine Erhöhung des Schalldruckpegels um + 10 db wird subjektiv als Verdopplung der vorhergehenden Lautstärke wahrgenommen. Um wievielmal lauter ist der Betrieb eines Staubsaugers mit 80 db(a) gegenüber einer leisen Unterhaltung mit 40 db(a)? RP_A0139 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0139) 2 (3)

Was versteht man unter Dezibel (A), kurz: db(a)? 7. Eine Maschine erzeugt Lärm von 100 db(a). Wie viel Lärm entsteht dann, wenn noch eine weitere, gleiche Maschine hinzugestellt wird? 8.

12 9.1 Was versteht man unter Resonanz? 9.2 Nenne zwei Bedingungen die erfüllt sein müssen, damit ein Körper in Resonanz gerät. 9.3 Gib zwei Beispiele für Resonanz an. 10. Auf der gegenüberliegenden Seite eines Sees erhebt sich eine senkrechte Felswand. Um den Abstand bis zur Felswand zu bestimmen, wird ein Schallsignal ausgesendet und die Zeit bis zum wieder Eintreffen gemessen. Die Stoppuhr zeigt 4,5 s. Wie weit ist die Felswand von der Schallquelle entfernt, wenn eine Schallgeschwindigkeit von c 340m/s angenommen wird? 11. Im Unterricht wurde ein Versuch zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit durchgeführt. a) Fertige eine saubere und beschriftete Versuchsskizze an. b) Beschreibe den Versuchsablauf. c) Welche Größen wurden gemessen? RP_A0139 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0139) 3 (3)

Um den Abstand bis zur Felswand zu bestimmen, wird ein Schallsignal ausgesendet und die Zeit bis zum wieder Eintreffen gemessen. Die Stoppuhr zeigt 4,5 s.

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