Fotolia.com/Michael Rosskothen Fotolia.com/cheri131 Schall - im Tierreich Jedes Lebewesen auf der Erde nimmt mit dem Ohr am Tag Millionen von verschiedenen Geräuschen wahr. Der Schall hat eine unterschiedliche Intensität und Frequenz. Es kommt auch darauf an, wie weit das Geräusch vordringt. Anita, 4c Daniela, 4c Katja, 4c Valerie, 4c Hannah, 4c
Inhaltsverzeichnis Einleitung Allgemeines zum Schall Signal 440 Hertz Schall im Tierreich Kommunikation mittels Infraschall Die Gesänge der Wale Das Hörvermögen der Fledermäuse Der Delfin Quellen Bilder Texte
Einleitung Schall, das sind Wellen, die sich in der Luft ausbreiten, aber die man nicht sieht, dennoch hören bzw. spüren kann. Wenn ein Gegenstand herunterfliegt, dann wird die Luft neben dem Gegenstand vorbeigeleitet und ein Luftzug schlägt uns entgegen, den wir wahrnehmen können. Es entstehen auch Schallwellen, die man mit dem Ohr wahrnehmen kann. Etwas genauer beschrieben: Schall ist im Grunde nichts anderes als eine Reihe kurzweiliger Luftdruckveränderungen. Diese Schallwellen werden vom Außenohr, vergleichbar mit dem Membrantrichter eines Grammophons, aufgefangen und durch den äußeren Gehörgang zum Trommelfell geleitet. Dort werden die akustischen Schwingungen in mechanische Schwingungen»übersetzt«und von den Gehörknöchelchen Hammer, Amboß und Steigbügel verstärkt. Schall ist eine physikalische Größe. Man kann Schall mit dem Schallmeßgerät messen und die Meßwerte in den Einheiten Phon, db und µbar angeben. Auf einem Quadratmeter wird eine bestimmte Energiemenge an Schall(-druck) gemessen (W/m2); dieses Energievolumen pro Quadratmeter wird Schallintensiät genannt. Die Schallintensität kann unter anderem mit dem Barometer (in bar) gemessen werden, dabei wird aber ein beständiger Schalldruck angegeben. Das heißt, Schallwellen von Tönen werden von dem Barometer nicht berücksichtigt. In diesem Heft werden die verschiedenen Möglichkeiten der Schallaufzeichnung und die Entwicklung des Grammophons erklärt. Außerdem wird auf die Stereophonie auch eingegangen. Alle diese Themen fallen in das Gebiet der Schallakustik. Der hunderttausendste Teil des Atmosphärendrucks auf einem Quadratmeter hat den Wert von einem Pascal. Ein Pascal ist der Druck, der von einem Newton auf ein Quadratmeter ausgeübt wird. Das Ohr nimmt die für uns Menschen im Hörbereich liegenden Frequenzen der Schallwellen wahr. Der Hörbereich bei Menschen liegt im Bereich von 20 bis 15.000 Hertz (bei Hunden 15 50.000Hz, Katzen 60 65.000Hz, Delphinen 150 150.000Hz, Fledermäuse 1.000 15.000 Hz, Grillen 100 15.000Hz), dabei ist der niedrigste Wert die»hörschwelle«(nullpegel), der höchste Wert die»schmerzschwelle«. Das zwischen Hörschwelle und Schmerzschwelle liegende Gebiet heißt»hörfeld«oder»hörbereich«. Lautstärke und Entfernungshören sind frequenzabhängig. Die Frequenz T ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde, eine Periode eine vollständige Hin- und Herbewegung, eine Amplitude ymax die höchste Auslenkung der Schwingung und eine Elongation y die momentane Auslenkung von der Gleichgewichtslage. Die Periodendauer gibt die Zeit für eine Periode T an. http://home.germany.net/101-92989/akustik/projekte/schall1/schall11.htm
Unsere Quelle war das Internet, wo wir gemeinsam verschiedene Informationen herausgesucht haben, und dann zusammenfügt haben. Insgesamt haben wir in der Schule ein paar Stunden recherchiert und es dann später richtig ausgearbeitet (Daniela/ Katja). Unser Spezialthema ist der Schall in der Tierwelt, weil wir darauf aufmerksam machen möchten, dass nicht nur Menschen ein sensibles Gehör haben. Die meisten Tiere haben ein noch besseres Gehör als die Menschen. Link: selbst geschrieben
Allgemeines zum Schall Die Wahrnehmung von Tönen und Geräuschen wird durch ein Phänomen ausgelöst, das der Physiker als Schall bezeichnet. Schallwellen sind Schwingungen, die sich über die Luft, das Wasser oder in festen Gegenständen ausbreiten können. Im luftleeren Raum ist dagegen keine Ausbreitung möglich. Die Schwingungen werden durch die Frequenz beschrieben. Ihre Maßeinheit ist 1 Hertz. Sie gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an: 1 Hertz bedeutet eine Schwingung pro Sekunde. Je höher die Frequenz und je größer die Hertzzahl, umso höher erscheint uns der Ton. In Gasen und Flüssigkeiten breitet sich der Schall im Gegensatz zu den Transversalwellen des Lichts als Longitudonalwelle aus. Diese schwingen in Richtung der Ausbreitung, während Transversalwellen senkrecht dazu schwingen. Longitudonale Welle langsame Animation Longitudonale Welle schnelle Animation
Je größer der Ausschlag der Schwingung, bzw. je höher die Auslenkung der Amplitude ist, umso lauter erscheint uns der Ton. Die Lautstärke eines Tones drückt sich im Schallpegel (oder im Schalldruck) aus. Sie wird in der Physik in der logarithmischen Einheit Dezibel (db), bzw. beim menschlichen Ohr als db (A) angegeben. Eine Zunahme um 10 db (A) bedeutet, dass das Ohr die Lautstärke doppelt so laut empfindet. Schallpegel aus der Umwelt Werte in Dezibel beim menschlichen Ohr Rauschen des Waldes 10 db (A) Ticken einer Standuhr 20 db (A) Flüstern 30 db (A) Ruhige Unterhaltung 40 db (A) Normale Unterhaltung 50 db (A) Laute Unterhaltung 60 db (A) Schreibmaschine 70 db (A) Staubsauger, Straßenverkehr 80 db (A) vorbeifahrender LKW 90 db (A) Presslufthammer 100 db (A) Popgruppe 110 db (A) Propellerflugzeug 120 db (A) Schmerzgrenze des Ohres 130 db (A) Jumbojet beim Start 140 db (A) Zahlen zum Ohr des Menschen Durchschnittswerte für ein Ohr Durchmesser des Trommelfells: 1 Zentimeter Dicke des Trommelfells: 0,1 Millimeter Durchmesser des ovalen Fensters: 4 Millimeter Länge der Grundmembran: 3,4 Millimeter Zahl der Sinneszellen: 15 000 Windungszahl der Schnecke: 2,5 Windungen Räumliches Auflösungsvermögen: 8,4 Grad Obergrenze der Hörfähigkeit im Alter 5 Jahre: 21 khz 20 Jahre: 18 khz 35 Jahre: 15 khz 50 Jahre: 12 khz 65 Jahre: 9 khz 80 Jahre: 5 khz Der Hörbereich eines jungen Menschen liegt zwischen 20 und 20000 Hertz. Im Alter nimmt der Hörbereich des Menschen ab. Frequenzen unterhalb des Hörbereichs liegen im Infraschallbreich, Töne oberhalb im Ultraschallbereich. In einem Test kann die obere Hörgrenze getestet werden: Die Dateien spielen ein Sinus-Signal ab. Höre zunächst ein Signal mit der Frequenz von 440 Hertz, das dem Kammerton "a" einer Stimmgabel entspricht. Stelle die Lautstärke am Lautsprecher nicht zu laut, so dass ein angenehmer Ton entsteht. Signal 440 Hertz Höre nun die Signale aufwärts ab 1000 Hertz an. Sobald im oberen Bereich kein Piepsen mehr zu hören ist, wird die Hörgrenze erreicht. Sinussignale - Frequenzen in Hertz 1000 6000 11000 16000 2000 7000 12000 17000 3000 8000 13000 18000 4000 9000 14000 19000 5000 10000 15000 20000
Das Richtungshören wird durch das Vorhandensein von zwei Ohren ermöglicht. Ein Geräusch auf der rechten Körperseite kommt am rechten Ohr um eine kurze Zeiteinheit eher an als am linken. Aufgrund dieses Unterschieds errechnet das Gehirn die Richtung der ankommenden Schallwelle. Im Tierreich können die Eulen die Richtung und auch die Distanz einer Schallquelle besonders gut orten. Ihr Gesichtsschleier wirkt wie zwei Parabolantennen mit Schallverstärkung. Außerdem sind ihre Ohröffnungen links und rechts in unterschiedlicher Höhe angebracht. Eine vom Boden kommende Schallwelle erreicht daher ein Ohr eher als das andere. Aufgrund der Differenz kann das Gehirn der Eulen die Höhe oder die Tiefe der Schallquelle relativ genau orten. Dies ist beim Fangen von Mäusen bei Dunkelheit von großer Bedeutung. http://www.digitalefolien.de/biologie/mensch/sinne/schall.html
Fotolia.com/unpict Fotolia.com/Nadine Haase Schall im Tierreich Kommunikation mittels Infraschall Für den Menschen nicht hörbar ist die "Geheimsprache" der Elefanten. Diese unterhalten sich keineswegs nur über Trompetenlaute, die sie überwiegend zur Begrüßung einsetzen. Elefanten nutzen zudem sogenannte Infraschalllaute. Das sind Töne mit einer Frequenz von etwa 20 Hertz. Bei Elefanten können sie die Lautstärke eines Gewitterdonners erreichen. Mithilfe dieser Töne können sich die Tiere über mehrere Kilometer verständigen, da sich Infraschall hervorragend über große Entfernungen ausbreitet. So finden zum Beispiel Elefantenmännchen und -weibchen in der Paarungszeit mit Hilfe von Infraschalllauten zusammen. Für Menschen ist Infraschall zu tief, um ihn zu hören. Wir spüren ihn höchstens als eine Art Vibration. Die Gesänge der Wale Elefanten sind nicht die einzigen Tiere, die Infraschall hören und erzeugen können. Auch Nilpferde benutzen ihn zur Kommunikation - an Land wie im Wasser. Hier breitet sich der Schall um etwa das Vierfache schneller aus als in der Luft. Auch die Meister des Infraschalls leben unter Wasser: Wale. Sie nutzen ihn vor allem zur Revierabgrenzung, um den Gruppenzusammenhang zu stärken und während der Paarungszeit. Wissenschaftler sind sich jedoch nicht einig darüber, ob die Töne Rivalen in Schach halten oder Weibchen imponieren sollen. Sicher ist: Die Laute des Wales sind ohrenbetäubend. Die gewaltige Stimme eines Blauwals - mit mehr als 30 Metern Länge das größte Tier der Erde - besitzt eine Schallenergie, die der eines startenden Space-Shuttles nahekommt. Walforscher gehen davon aus, dass sich die Giganten der Meere mit Hilfe von Infraschall über mehrere hundert, wenn nicht sogar tausend Kilometer verständigen können. http://www.planet-wissen.de/natur_technik/tierisches/sprachen_der_tiere/lautsprache.jsp
MEV Verlag/Andreas Becker Fotolia.com/cheri131 Das Hörvermögen der Fledermäuse Fledermäuse benutzen hochtonige Rufe, um sich zu orientieren und Beute in der Luft über das vom Körper reflektierte Echo zu orten. Ihre Rufe liegen im Bereich von 15 bis 150 khz, sind also weitgehend im Ultraschall angesiedelt. Menschen können, wenn sie ein gutes Gehör haben, manchmal die tiefsten Töne von Fledermausrufen hören. Kleine Fledermäuse benutzen zur Echoorientierung allerdings nur Ultraschallrufe, die für uns unhörbar sind. https://www.planet-schule.de/sf/multimedia-simulationen-detail.php?projekt=hoerlabor Der Delfin Delfine haben ein sehr gut entwickeltes Hörvermögen. Es hat für die Orientierung unter Wasser, die Ortung von Jagdbeute und die Verständigung eine sehr große Bedeutung. Delfine können Töne von 1 bis 150 khz hören. Am empfindlichsten sind sie für Frequenzen im Bereich von 40 bis 100 khz. Auch tiefere Frequenzen als 1 khz werden wahrgenommen, wenn diese laut genug sind. Hinter den Augen haben Delfine kleine Ohröffnungen. Einige Forscher vermuten, dass Delfine durch die Ohröffnungen die tiefen Töne aufnehmen, andere glauben, dass die Ohröffnungen keine Funktion haben. Die Tonaufnahme der hohen Töne erfolgt mit hoher Sicherheit über den Unterkiefer. Die raffinierte Konstruktion des Hörapparats ermöglicht den Delfinen ein sehr gutes Richtungshören. Sie stoßen Klicklaute aus, um mithilfe von Echogeräuschen Beute zu orten. https://www.planet-schule.de/sf/multimedia-simulationen-detail.php?projekt=hoerlabor
Quellen Bilder: http://www.digitalefolien.de/biologie/mensch/sinne/schall.html Texte: http://www.digitalefolien.de/biologie/mensch/sinne/schall.html https://www.planet-schule.de/sf/multimedia-simulationen-detail.php?projekt=hoerlabor http://www.planet-wissen.de/natur_technik/tierisches/sprachen_der_tiere/lautsprache.jsp http://home.germany.net/101-92989/akustik/projekte/schall1/schall11.htm