Schallgeschwindigkeit

Beschäftigst du dich in Physik gerade mit dem Thema Akustik?

Dann wird dir auch die Schallgeschwindigkeit im Unterricht begegnen.

Wie berechnet man die Schallgeschwindigkeit? Wie berechnet man die Entfernung eines Gewitters?

simpleclub erklärt dir, was du über die Schallgeschwindigkeit wissen solltest.

Schallgeschwindigkeit einfach erklärt

Schallgeschwindigkeit Definition

Die Schallgeschwindigkeit ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Schallwelle in einem Medium.

v=\frac{s}{t}v=stv=\frac{s}{t}

Schallgeschwindigkeit Formel

Die Geschwindigkeit (v) ist gleich die Strecke (s) durch die Zeit (t).

v = \frac{s}{t}v=stv = \frac{s}{t}[v ] = \frac{\text{m}}{\text{s}}[v]=ms[v ] = \frac{\text{m}}{\text{s}}

Schallgeschwindigkeit in einem Medium

Prinzipiell ist jede Art von Schallwelle, egal ob Ton, Klang, Geräusch oder Knall, genau gleich schnell.

Aber die Schallgeschwindigkeit ist abhängig von

  • Temperatur
  • Aggregatszustand

des Mediums in dem sich die Schallwelle ausbreitet!

So ist die Schallgeschwindigkeit zum Beispiel

  • größer wenn es warm ist.
  • kleiner wenn es kalt ist.
  • in Gasen am kleinsten und in festen Körpern am größten.

Größentabelle mit Beispielen

Medium

Ausbreitungsgeschwindigkeit

Luft 20°C

\text{ca.} \, 343~\frac{\text{m}}{\text{s}}ca.343ms\text{ca.} \, 343~\frac{\text{m}}{\text{s}}

Luft -20°C

\text{ca.} \, 320~\frac{\text{m}}{\text{s}}ca.320ms\text{ca.} \, 320~\frac{\text{m}}{\text{s}}

Luft 50°C

\text{ca.} \, 360~\frac{\text{m}}{\text{s}}ca.360ms\text{ca.} \, 360~\frac{\text{m}}{\text{s}}

Wasser

\text{ca.} \, 1500~\frac{\text{m}}{\text{s}}ca.1500ms\text{ca.} \, 1500~\frac{\text{m}}{\text{s}}

Stahl

\text{ca.} \, 6000~\frac{\text{m}}{\text{s}}ca.6000ms\text{ca.} \, 6000~\frac{\text{m}}{\text{s}}

Schallgeschwindigkeit Beispiele

Entfernung eines Gewitters

Zwischen Blitz und Donner hast du 6 s gezählt. Wie weit ist das Gewitter von dir entfernt?

Lösung

Gegeben:

v = 343~\frac{\text{m}}{\text{s}}\\t = 6~\text{s}v=343mst=6 sv = 343~\frac{\text{m}}{\text{s}}\\t = 6~\text{s}

Gesucht:

s = ?s=?s = ?

Formel:

v=\frac{s}{t}v=stv=\frac{s}{t}

Lösungsweg:

s = v \cdot t = 343~\frac{\text{m}}{\text{s}} \cdot 6~\text{s} = 2058~\text{m}s=vt=343ms6 s=2058 ms = v \cdot t = 343~\frac{\text{m}}{\text{s}} \cdot 6~\text{s} = 2058~\text{m}

Das Gewitter ist ca. 2 km von dir entfernt.

(Trick: Schall braucht pro Kilometer ca. 3 Sekunden. So kannst du immer schnell errechnen, wie weit das Gewitter gerade von dir entfernt ist.)

Wie lange braucht der Schall?

Wie lange braucht der Schall, um von deinem Kumpel bis zu dir zu gelangen, wenn dieser 10 m von dir entfernt steht?

Lösung

Gegeben:

s = 10~\text{m} \\v = 343~\frac{\text{m}}{\text{s}}s=10 mv=343mss = 10~\text{m} \\v = 343~\frac{\text{m}}{\text{s}}

Gesucht:

t = ?t=?t = ?

Formel:

v=\frac{s}{t}v=stv=\frac{s}{t}

Lösungsweg:

t=\frac{s}{v}=\frac{10~\text{m}}{343~\frac{\text{m}}{\text{s}}}=0,03~\text{s}t=sv=10 m343ms=0,03 st=\frac{s}{v}=\frac{10~\text{m}}{343~\frac{\text{m}}{\text{s}}}=0,03~\text{s}

Der Schall benötigt für diese Entfernung ca. 0,03 s.

Schlaue Cowboys

Warum legten Cowboys früher ihre Ohren auf die Gleise, um zu hören ob ein Zug gefahren kommt?

Lösung

Da die Gleise aus Stahl gemacht sind. Die Schallgeschwindigkeit im Medium Stahl ist sehr viel höher, als in der Luft. Somit konnten die Cowboys viel früher hören, ob ein Zug im Anmarsch ist.

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