Schallmessung

Michael, kannst du nicht leiser üben? Ich kann mich wegen deiner Trompete nicht mal denken hören! Sie ist so laut! Wetten, dass meine Trompete nicht halb so laut ist wie eine Probe deiner Band! Bei Michael und Jenny wird es sehr laut, wenn sie ihre Instrumente spielen.

Viele Faktoren beeinflussen, wie wir Töne wahrnehmen – von der Länge eines Tons bis zu seiner Höhe. Und wir können diese unterschiedlichen Eigenschaften eines Tons messen. Ein Ton wird durch Schall erzeugt, also die Schwingung von Teilchen, die sich durch ein Medium, zum Beispiel Luft, in Form einer Welle bewegen. Während sich die Schallwelle von der Quelle ausbreitet, erzeugt sie Bereiche mit höherem Druck - Verdichtungen – und mit niedrigerem Druck – Verdünnungen – im Medium. Zeichnen wir eine Schallwelle in ein Diagramm ein, um zu sehen, ob wir ein paar der Eigenschaften von Schall messen können!

Die höchsten Punkte der Welle – Spitzen, stellen Verdichtungen dar, während die tiefsten Punkte – Täler, Verdünnungen darstellen. Wir können eine waagerechte Linie durch die Mitte der Welle ziehen. Diese zeigt die sogenannte Ruhelage. Schauen wir uns nun die Achsen des Diagramms an. Die waagerechte Achse stellt die Zeit in Sekunden dar.

Wir können zählen, wie oft sich eine Welle in jeder Sekunde wiederholt. Das ist die Frequenz der Schallwelle, die wir in Hertz messen. Die Frequenz gibt an, wie hoch oder tief ein Ton ist. Schauen wir uns jetzt die Positionen der Spitzen und Täler an. Sie stellen die maximale Abweichung der schwingenden Teilchen von ihrer Ruhelage dar.

Das ist die Amplitude der Welle. Die Amplitude gibt an, wie laut ein Ton ist – je höher die Amplitude, umso lauter der Ton! Die Amplitude wird auf der senkrechten Achse des Diagramms dargestellt. Kann man mit der Amplitude feststellen, welches Instrument lauter ist? Ja und nein.

Jenny und Michael könnten sich durchaus die Schallwellen ihrer Instrumente anschauen und deren Amplitude messen. Aber die Amplitude sagt nichts darüber aus, wie wir einen Ton wahrnehmen, was auch wichtig ist zu betrachten, wenn wir darüber sprechen, wie laut ein Ton ist. Daher verwenden wir die Amplitude, um die Lautstärke zu bestimmen. Die Lautstärke wird in einer Einheit namens Dezibel gemessen. Eine normale Unterhaltung hat eine Lautstärke von etwa 60 Dezibel.

Das Geräusch von raschelnden Blättern hat 20 Dezibel, aber fühlt sich nicht viel leiser an. Gleichzeitig liegt der Ton eines großen LKWs bei etwa 100 Dezibel und das fühlt sich viel lauter an. In jedem der Fälle beträgt der Unterschied 40 Dezibel, aber der empfundene Unterschied ist bei weitem nicht gleich. Das liegt daran, dass die Dezibel-Skala einen Wert im Verhältnis zu einem anderen Wert angibt und Änderungen als Verhältnis darstellt, nicht als einfachen Unterschied zwischen Werten. Die Dezibel-Skala ist eine logarithmische Skala.

Wenn ein Mensch Geräuschen oberhalb von 70 Dezibel für lange Zeit ausgesetzt ist, kann das Gehör geschädigt werden. Das ist ein Grund, warum Hersteller von Haushaltsgeräten und Soundsystemen oft Angaben zur Lautstärke machen. Der Geräuschpegel wird meist in einer anderen Einheit angegeben – A-bewertete Dezibel oder dBA. A-bewertete Dezibel berücksichtigen, wie ein Menschenohr auf Schall reagiert. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass die Instrumente von Jenny und Michael mit einer Angabe der "A-bewerteten Dezibel" versehen sind.

Wie können wir also den Streit auflösen, welches Instrument das lauteste ist? Schau mal, Jenny, ich habe diese Handy-App gefunden, die wir nutzen können, um den Geräuschpegel der Instrumente zu messen. Gut, jetzt können wir das endlich klären!