Entstehung von Schall

Schall entsteht dadurch, dass ein Medium (Gas, Flüssigkeit oder Festkörper) durch eine Schallquelle angeregt wird. Dies bedeutet, dass es in eine unnormale Bewegung gebracht wird, z. B. im Fall einer Metallstange durch einen Hammerschlag. Die Anregung breitet sich als Longitudinalwelle hin zu einem Schallempfänger aus. Eine Longitudinalwelle ist dadurch definiert, dass die Schwingungsrichtung der Welle ihrer Ausbreitungsrichtung entspricht. Das Gegenteil wäre die Transversalwelle, welche senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung schwingt. Schallwellen sind grundsätzlich Longitudinalwellen, können jedoch bei der Ausbreitung durch Festkörper auch als Transversalwellen auftreten.

Die Schallwellen sind dabei nichts anderes als sich ausbreitende Druckschwankungen im Raum. Um beim Beispiel der Metallstange zu bleiben: Durch ihre von dem Hammerschlag ausgelöste Schwingung wird die umliegende Luft an bestimmten Stellen verdichtet und anderen ausgedehnt. Diese Schwankungen werden aufgrund der Elastizität von Luft wellenförmig übertragen. Dieser Sachverhalt lässt sich gut auf der Teilchenebene veranschaulichen. Die Teilchen in der Luft (v. a. Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle) werden von der Stange angestoßen. Die angestoßenen Moleküle stoßen ihre Nachbarn an und diese wiederum ihre Nachbarn. Es breitet sich also eine punktuelle, im Vergleich zur Umgebungsluft höhere Teilchendichte aus. Dies ist gleichbedeutend mit einer Druckschwankung, da der Zusammenhang gilt: Je höher die Teilchenanzahl pro Volumeneinheit, desto höher der Druck.

Man unterscheidet Schall in Ton, Klang, Geräusch und Knall. Ein Ton ist eine simple sinusförmige Schwingung mit konstanter Frequenz. Dies ist aber nur eine idealisierte Schwingung, die in der Praxis von keinem Musikinstrument erzeugt werden kann. Diese bringen Klänge hervor. Das sind Kombinationen von mehreren Tönen unterschiedlicher Frequenzen. Die sich ergebenden Wellen eines Klangs sind ebenso wie die eines Tons periodisch. Das unterscheidet sie von denjenigen von Geräuschen und Knallen. Diese kann man eher als ungeordnet bezeichnen und sie sind je nach spezifischem Geräusch/Knall sehr unterschiedlich. Die Kurve der Schallwelle eines Knalls zeichnet sich logischerweise durch eine markante Extremstelle aus.