Schallgeschwindigkeit
Akustik
Klasse 6, 7
- Wie schnell ist der Schall – und wovon hängt das ab?
- Wie funktioniert ein Echolot?
- Was ist ein Überschallknall?
Schlau Fassung
Schallgeschwindigkeit
- In Luft (\(20\,^{\circ}\mathrm{C}\)): \(c \approx 343\,\mathrm{\frac{m}{s}} \approx 1235\,\mathrm{\frac{km}{h}}\). In Wasser \(\approx 1480\,\mathrm{\frac{m}{s}}\), in Stahl \(\approx 5000\,\mathrm{\frac{m}{s}}\) – je „steifer“ das Medium, desto schneller.
- Echo: Reflektierter Schall; hörbar getrennt ab etwa \(17\,\mathrm{m}\) Wandabstand. Echolot und Ultraschalldiagnose nutzen die Laufzeit: \(s = \frac{c \cdot t}{2}\) (hin und zurück!).
- Fliegt etwas schneller als der Schall (Überschall, Mach 1), staut es die Druckwellen zu einem Knallkegel auf – der Überschallknall.
- Fledermäuse und Delfine orten mit Ultraschall (über \(20\,\mathrm{kHz}\)).
Aufgaben
- Ein Echolot empfängt das Signal nach \(0{,}8\,\mathrm{s}\) zurück (\(c_{Wasser} = 1480\,\mathrm{\frac{m}{s}}\)). Wie tief ist das Meer?
Lösung
\(s = \frac{1480 \cdot 0{,}8}{2} = 592\,\mathrm{m}\). - Du siehst einen Blitz und hörst den Donner 6 s später. Wie weit ist das Gewitter entfernt?
Lösung
\(s = 343 \cdot 6 \approx 2000\,\mathrm{m} = 2\,\mathrm{km}\). - Warum legten Indianer im Western das Ohr auf die Schiene?
Lösung
Stahl leitet Schall viel schneller und weiter als Luft – der herannahende Zug ist über die Schiene früher zu hören.
Weiterführende Aufgaben
- Recherchiere, wie eine Fledermaus mit Ultraschall ein Insekt im Dunkeln fängt, und berechne: Wie lange braucht ihr Ruf zu einem 1,7 m entfernten Insekt und zurück?