Schallgeschwindigkeit

Die Schallgeschwindigkeit berechnen, wozu soll das im Alltagsleben gut sein, mögen wohl viele Schulpflichtige denken. Jedoch kann es ausgesprochen nützlich sein, etwas über die Berechnung der Schallgeschwindigkeit zu wissen, wenn man etwa in freier Natur von Donnergrollen überrascht wird. Der Schallgeschwindigkeit-Rechner von Hilfreiche-Tools, hilft Ihnen einfach, kostenlos und schnell, zu einem Ergebnis zu gelangen.

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Schallgeschwindigkeit berechnen

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Was ist Schall?

Wir sind ständig umgeben von unzähligen Tönen und Geräuschen, sei es Musik, Baustellenlärm oder unser eigener Atem. Jedoch kann nicht jedes Geräusch in unserer Umgebung auch von menschlichen Ohren gehört werden. Viele Tierarten, wie beispielsweise Hunde, Fledermäuse oder Elefanten, vermögen wesentlich höhere oder tiefere Töne wahrzunehmen als der Mensch. Als Schall bezeichnen wir nur all jenes, was das menschliche Ohr an Tönen und Geräuschen wahrnehmen kann.

 

Wie der Schallgeschwindigkeit-Rechner funktioniert

Sie benötigen zwei bekannte Faktoren, um den Dritten berechnen zu lassen. Wenn Sie etwa den Wert der Schallgeschwindigkeit kennen und die Zeit, wie etwa die Dauer des Donnergrollens, können Sie die Entfernung berechnen lassen.

Als Standardwert der Schallgeschwindigkeit zählt die Schallgeschwindigkeit bei 20 °C und hoher Luftfeuchtigkeit, also 343 m/s (= 1235 km/h). Temperatur und Luftfeuchtigkeit können diese Werte ein klein wenig verändern. Eine Tabelle weiterer Schallgeschwindigkeits-Werte bei unterschiedlichen Medien (Gasen, Flüssigkeiten, Festkörpern) finden Sie weiter unten.

Oder Sie können die Schallgeschwindigkeit berechnen lassen, in dem Sie den dort angegebenen Wert löschen und Dauer sowie Entfernung in die Tabelle eintragen.

 

Wovon hängt die Geschwindigkeit des Schalls ab?

Schall wird durch winzige Schwankungen im Luftdruck hervorgerufen, die sich von einer Schallquelle ausgehend wellenförmig im Raum ausbreiten und auf unsere Trommelfelle einwirken. Steht eine Schallquelle mit einem elastischen Medium, z. B. Luft in Verbindung, so überträgt sie ihre Schwingungen auf das sie umgebende Medium, im Falle der Luft auf die Luftmoleküle. Diese Schwingungen oder Schallwellen können wir nur dann hören, wenn sie in einem bestimmten Bereich schwingen: mindestens 20 und höchstens 20.000-mal innerhalb einer Sekunde.

Die Anzahl der Schwingungen, die eine Schallquelle, beispielsweise eine Gitarrensaite, innerhalb einer Sekunde ausführt, wird als Frequenz bezeichnet. Die Frequenz der Schallwelle bestimmt auch die Höhe eines Tons und wird mit der Maßeinheit Hertz (Hz) angegeben. Daher gilt: je schneller etwas schwingt, desto höher ist die Frequenz und umso höher ist der Ton.

Ein tiefer Ton wiederum bedeutet, dass es sich um eine niedrige Frequenz handelt, die Schallquelle also langsamer schwingt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls nennt man Schallgeschwindigkeit. In Bezug auf Gas ist die Schallgeschwindigkeit von der Temperatur und nicht vom Gasdruck abhängig.

 

Dezibel – die Lautstärke des Schalls

Die Lautstärke des Schalls hängt davon ab, wie kräftig die Schallquelle schwingt, dieser Faktor wird als Amplitude gemessen. Wird eine Gitarrensaite nur leicht gezupft, ist deren Schwingung nicht besonders kräftig und es gibt nur einen leisen Ton. Wird eine Gitarrensaite heftig angeschlagen, schwingt sie viel stärker und es gibt laute Töne. Das bedeutet, je stärker eine Schallquelle schwingt, desto lauter ist der erzeugte Ton.

Wird im Alltag über zu laute Musik beim Nachbarn oder andere Lärmbelästigung gesprochen, kommt häufig der Ausdruck ”Dezibel” zur Verwendung. Dezibel (dB) ist die Maßeinheit für den Schalldruck, welcher angibt, um wie viel stärker die gemessene als die gerade noch wahrnehmbare Schallintensität ist.

Der leiseste noch hörbare Ton, die sogenannte Hörschwelle, hat 0 dB, und Geräusche an der Schmerzschwelle haben zwischen 120–130 dB. Das hängt auch von der individuellen Empfindlichkeit ab.

Diese Dezibelzahl ist auch abhängig davon, ob es sich bei ungehinderter Ausbreitung der Schallwellen um eine fest stehende Schallquelle (zum Beispiel eine Maschine) oder um eine  linienförmige Schallquelle (zum Beispiel Straße) handelt.

Der von der Maschine ausgehende Schall nimmt um etwa sechs dB(A) und der von der Straße ausgehende Schall um etwa drei dB(A) ab, wenn sich die Entfernung zu den Schallquellen verdoppelt. Die Ausbreitung wird durch Schallbrechung, -beugung, -reflexion, -interferenz und -absorption witterungsabhängig beeinflusst.

 

Wichtige Fakten zur Schallgeschwindigkeit

• Die Schallgeschwindigkeit bezeichnet jene Geschwindigkeit, mit welcher sich diese Schallwellen in einem bestimmten Medium fortbewegen. Die Maßeinheit dafür sind Meter pro Sekunde (m/s)
• Schallwellen können sich nicht nur in der Luft – also in einem gasförmigen Medium – ausbreiten, sondern auch in festen Körpern oder Flüssigkeiten
• Die Schallgeschwindigkeit ist abhängig von Elastizität und Dichte eines Mediums sowie dessen Temperatur. Bei Flüssigkeiten spielt zusätzlich der Druck und in Festkörpern auch noch der Wellentyp beziehungsweise dessen Frequenz eine Rolle
• Da das menschliche Ohr als Empfänger von Luftschallwellen vorgesehen ist, werden zur Messung von Schallgeschwindigkeit die Standardwerte für den Luftschall herangezogen.
• Die Schallgeschwindigkeit in trockener Luft bei Bedingungen um 1 bar und 20 °C beträgt 343,2 m/s (1236 km/h)

Beispiele für Schallgeschwindigkeiten in unterschiedlichen Medien
Die folgende Tabelle zeigt weitere Beispiele für Schallgeschwindigkeiten in verschiedenen Medien bei einer Temperatur von 20 °C aufgelistet. Bei allen aufgelisteten Materialien bezieht sich die Angabe der Schallgeschwindigkeit auf die Druckwelle (Longitudinal-Welle).
Die höchste Schallgeschwindigkeit aller natürlichen Medien weist der Diamant auf, mit 18.000 m/s.

Die Schallgeschwindigkeit zu kennen, ist besonders wichtig bei Holz-Musikinstrumenten. Folgende Angaben beziehen sich auf die Schallgeschwindigkeit längs zur Faser: Erle 4400 m/s, Ahorn 4500 m/s, Esche 4700 m/s, Padouk 4800 m/s, Linde 5100 m/s, Fichte 5500 m/s.

Gase	Angabe in m/s
Luft	343
Helium	981
Wasserstoff	1280
Sauerstoff	316
Kohlenstoff	266
Wasserdampf (bei 100 °C)	477
Flüssigkeiten
Wasser	1484
Meerwasser	?1500
Ethylalkohol	1168
Festkörper
Gummi	150
Buchenholz	3300
Marmor	6150
Messing	3500
Eisen	5170
Diamant	18000

 

Die Schallmauer

In der Luftfahrt wird die Geschwindigkeit eines Flugzeugs auch relativ zur Schallgeschwindigkeit gemessen, in der Einheit Mach (benannt nach Ernst Mach). Was wir generell als das ”Durchbrechen der Schallmauer” bezeichnen, bedeutet die Überwindung des stark ansteigenden Luftwiderstandes, der bei Erreichen der Schallgeschwindigkeit auftritt.

In einem Vakuum oder im Weltraum können sich Schallwellen nicht ausbreiten, da kein Medium zum Übertragen von Schallwellen vorhanden ist.

 

Der Schall und das Gewitter

Schon unsere Vorfahren benutzten die Schallgeschwindigkeit zum Berechnen der Entfernung des nächsten Gewitters. Sie zählten die Sekunden zwischen dem Aufleuchten eines Blitzes und dem Einsetzen des Donnergrollens und schätzen so ab, wie weit das Gewitterzentrum entfernt ist. Vielleicht kennen Sie das auch noch aus Ihrer Kindheit?

In der Luft legt der Schall etwa einen Kilometer innerhalb von drei Sekunden zurück. Daher ergibt die Anzahl der gezählten Sekunden geteilt durch drei, wie viele Kilometer weit ein Gewitter entfernt ist

 

Wichtig: Der Rechner und die im Artikel enthaltenden Informationen sind nur zu Ihrer Orientierung gedacht und erheben, trotz unserer gründlichen Recherche, keinen Anspruch auf Vollständigkeit und Richtigkeit. Wir beantworten gerne Fragen zur Berechnung der Schallgeschwindigkeit, übernehmen jedoch keinerlei Haftung, Verantwortung und Gewährleistung für die Ergebnisse.