Modell der Schallausbreitung
Die Ausbreitung beruht auf der physikalischenTatsache, daß die uns umgebende Luft aus Teilchen besteht, die bewegt werden und sich gegenseitig anstoßen können. Auch im Wasser und in festen Körpern kann sich deshalb Schall ausbreiten, und zwar umso besser, je dichter das Material ist. Vergleichen Sie einmal die Schallausbreitung in einem Gebäude mit Betonwänden mit und ohne Auskleidung durch "lockeres" Material wie Styropor oder ähnliches!Zerplatzt ein Feuerwerkskörper in der Luft, breitet sich eine Druckwelle nach allen Seiten (kugelförmig) aus. Die umgebenden Luftteilchen stoßen andere an und schwingen wieder zurück, bis die Energie durch die Masseträgheit der Luft aufgezehrt ist: Ist das Schallereignis zu weit entfernt, hören wir davon nichts mehr. Zweidimensional ist dies mit einem angestoßenen Pendel vergleichbar, das nach einer Anzahl von schwächer werdenden Pendelbewegungen wieder zur Ruhe kommt.
Es entsteht also bei der Schallausbreitung
ein periodischer (wellenförmiger) Wechsel aus Überdruck und Unterdruck.
Diesen Wechsel kann man einer Grafik als Schwingungsbild
darstellen.
Die waagerechte Achse stellt die Zeit
dar,die senkrechte die momentanen Druckverhältnisse. Eine Auslenkung
nach oben, Zurückpendeln nach unten und Rückkehr in die Null-Position
nennt man eine Phase. Die
Grafik stellt eine Sinusschwingung
dar; eine solche Schwingungs-Grundform ohne Obertöne kann nur synthetisch
hergestellt werden. Eine Sinuswelle läßt sich grafisch durch die
Projektion einer Pendelschwingung auf eine Zeitstrecke darstellen:
