Schallwellen

Was wir hören, sind Schallwellen. Wellen gibt es in vielerlei Form, als Wasserwellen, Schallwellen, Radiowellen, Licht, Röntgenstrahlung, Wärmestrahlung und „Ola“-Wellen im Fußballstadion. Wobei die Ola-Welle ein gutes Beispiel für die Welle ist. Stell Dir ein Fußball-Stadion vor, in dem es hoch hergeht, weil beispielsweise Bayern München gegen München 1860 spielt. Die Buam san natürlich außer Rand und Band, sitzen aber brav auf ihren Stühlen. Ausweichen in irgendeine Richtung können sie ja nicht. Jetzt hebt – dieweil gerade ein Tor gefallen ist – eine ganze Sitzspalte, von der Bande bis zur letzten Reihe unterm Dach – vor Freude die Arme und läßt sie nach einem Augenblick wieder sinken. Die Fans, die rechts davon sitzen, sehen das aus den Augenwinkeln und machen das nach – Arme heben, warten, wieder senken. Prima, denken sich die, die neben denen sitzen, die neben den ersten Enthusiasten sitzen, das können wir auch, heben ihre Arme, warten ein bisserl und senken sie wieder. So geht das immer weiter rund um das Stadion, bis irgendwann der Durst zu groß wird und die Arme zum Heben des Glases gebraucht werden; die Welle verebbt.

Was folgt daraus:

• Eine Welle braucht einen Anstoß, einen Beweger, eine Quelle

• Eine Welle braucht einen Träger ( außer den elektromagnetischen Wellen )

• Eine Welle hat eine für ihren Typ eigentümliche Geschwindigkeit

• Die einzelnen Teilchen einer Welle schwingen nur um ihren Ort hin und her, laufen also keineswegs von der Quelle zum Empfänger!

• Eine Welle besteht aus einer Folge von Wellenbergen und -tälern. Den Abstand von einem Wellenberg zum nächsten nennen wir die Wellenlänge.

• Die Anzahl der Wellenberge, die innerhalb einer Sekunde an uns vorbeilaufen, nennen wir Frequenz.

Für die Schallwellen gibt das folgendes Bild:

• Träger ist normalerweise ein Gasgemisch; aber auch Flüssigkeiten oder feste Stoffe leiten Schallwellen; im Vakuum des Weltalls wird kein Schall übertragen! ( Weshalb ich immer schmunzeln muß, wenn bei „Raumschiff Entenscheiß“ ein Shuttle kreischend an einer Raumstation vorbeifliegt )

• Die Geschwindigkeit beträgt in unserer Luft und bei normaler Temperatur etwa 330 m/s.

• Quelle ist z.B. ein auf den Boden treffender Ziegelstein, ein Martinshorn, eine Glocke, der Mund eines sprechenden Menschen, ein Lautsprecher, eine Harfe.

• Die Teilchen, die hin- und herschwingen, sind die Moleküle der Luft, also vorwiegend Stickstoff und Sauerstoff.

• Die Wellenlänge beträgt bei den für uns hörbaren Schallwellen zwischen 6 m und 2 cm.

• Die hörbaren Frequenzen liegen zwischen 50 Hz und 16 kHz. Ein Hertz (Hz) ist eine Schwingung pro Sekunde, ein Kilohertz (kHz) sind 1000 Schwingungen pro Sekunde. (Zum Vergleich: Der Prozessor in einem PC aus dem Jahr 2000 hat eine Taktfrequenz von etwa einem GHz, das sind eine Million kHz).

Die Ausbreitung der Schallwellen erfolgt, sofern sie nicht gestört wird, kugelförmig. Stell Dir dazu den Starter bei den Bundesjugendspielen vor, der seine Startklappe hoch in die Luft reckt und zuschlägt. Peng! Der Anstoß wirkt nach allen Seiten in alle Richtungen unseres Raumes und läuft als Kugelwelle von der Startklappe weg.

Die Energie, die ursprünglich der Welle mitgegeben wird, verteilt sich mit zunehmender Distanz von der Quelle auf eine immer größer werdende Kugelschale; folglich ist die Energie, die auf einer Fläche fester Größe ankommt, mit zunehmender Entfernung immer kleiner. Genau gesagt sinkt die Energie pro Fläche mit dem Quadrat der Entfernung. Je weiter Du von der Schallquelle fort bist, desto leiser hörst Du den Schall.

Trifft eine Schallwelle auf ein weiches Material, beispielsweise Gardinen, Wandtapeten, Teppiche, Gobelins etc., wird sie zum Teil absorbiert; ein Teil ihrer Energie wird in Wärme umgewandelt, der Rest läuft als leisere Schallwelle weiter.

Schallwellen können reflektiert werden. Trifft eine Welle auf einen festen Gegenstand, beispielweise eine Wand, so kehrt sich ihre Fortpflanzungsrichtung um. Dabei gilt der aus der Optik bekannte Satz „Einfallwinkel = Ausfallswinkel“ (Auch bekannt als „Einfaltspinsel = Ausfaltspinsel“). Bekanntestes Beispiel dafür ist das Echo: stell Dich beim nächsten Urlaub in den Alpen in ausreichender Entfernung vor eine schön senkrechte Felswand und rufe laut „MIST!“. Was zurück kommt, ist „ist“.

Wenn zwei Schallwellen aufeinandertreffen, überlagern sich ihre Wellenberge und -täler. Entsprechend können sie sich verstärken (wenn zwei Berge aufeinandertreffen) oder abschwächen (wenn Berg und Tal zusammenkommen). Das nennt der Physiker „Interferenz“. Du hast das sicher schon mal erlebt, wenn Du im Auto in einer Großstadt an der Ampel stehst, von Hochhäusern umgeben, und der Empfang deines Lieblingssenders plötzlich weg ist! Das Auto ein wenig vorgerollt, und schon ist der Sender wieder da. Da hat die destruktive Interferenz von zwei von den Hochhäusern reflektierten Radiowellen zugeschlagen. Diese Interferenz kann auch beim Harfespiel stören, wenn zum Beispiel die Reflektionen in einer Kirche dazu führen, daß die Musik nicht überall zu hören ist.

Schallwellen und Harfespiel

Ein paar, teils triviale, Folgerungen aus dem Obengesagten für das Harfespiel

• Wird die Harfe nicht gespielt,gibt's keine Schallquelle, und keiner hört was.

• Die Zuhörer, die am weitesten von der Harfe weg sind, hören sie am leisesten. Laßt halbtaube Zuhörer wie mich also in die erste Reihe.

• Mag auch die Musik für Dich als Harfenistin fast ohrenbetäubend sein, dieweil Du dicht an der Schallquelle sitzt, kommt beim Zuhörer vielleicht doch zu wenig an. Im Konzert also ruhig etwas lauter spielen. (Oder den Verstärker aufdrehen).

• Die Umgebung hat einen großen Einfluß auf den Hörgenuß. Interferenzen und Absorptionen verändern die Schallwellen gründlich.