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Was ist Luftschall?

Grundlegend versetzt schwingende (also sich um einen Ruhepunkt wiederholt bewegende) Materie ihr Umgebungsmedium (z.B. Luft) in Bewegung. Das kann beispielsweise durch eine angeschlagene Gitarrensaite, die menschlichen Stimmbänder oder auch eine Lautsprechermembran geschehen. Für die Schwingung, also die Auslenkung aus der Ruhelage, und damit die Schallerzeugung muss Energie aufgewendet werden. Wenn sich die Schwingungen über das Umgebungsmedium bis zu unserem Trommelfell ausbreiten und dieses ebenfalls in Schwingung versetzt, wird Schall für uns hörbar. Ein Hören im Vakuum, also in einem Raum, in dem es kein Umgebungsmedium gibt, ist daher nicht möglich.

Eine sich ausbreitende Schwingung kommt dadurch zustande, dass ein Materien-Teilchen (z.B. ein Luftmolekül) ein benachbartes in Schwingung versetzt. Obwohl diese Bewegung eines einzelnen Moleküls nur minimal ist, ergibt sich eine sehr schnelle Bewegungsfortpflanzung der Schwingung und man spricht von einer (Schall-)Welle. Die Schallgeschwindigkeit, also die Ausbreitungsgeschwindigkeit, beträgt in der Luft 344 m/s.

Bei Wellen unterscheidet man zwischen Longitudinal- und Transversalwellen. Während Longitudinalwellen (Längswellen) in ihrer Ausbreitungsrichtung schwingen (z.B. Luftschall), schwingen Transversalwellen (Querwellen) senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung, wie z.B. beim Schwingen eines Seils. In Flüssigkeiten und Gasen breitet sich Schall lediglich in Form von Longitudinalwellen aus. In Festkörpern kann sich Schall in Form von Longitudinalwellen und Transversalwellen ausbreiten. Wenn man sich den akustischen Prozess einer Gitarre genauer anschaut, wird klar, wie sich die für die Übertragung von Luftschall relevanten Longitudinalwellen im Raum verhalten: Wird eine Saite angeschlagen, versetzt der schwingende Körper die ihn umgebenden Luftmoleküle in Bewegung. Diese setzen wiederum ihre benachbarten Moleküle in Bewegung und es kommt zu Luftmolekülverdichtungen (Überdruck) sowie -verdünnungen (Unterdruck). Schall ist also nichts anderes als eine sich ausbreitende, dem atmosphärischen Luftdruck überlagerte Druckschwankung, oder in anderen Worten eine mechanische, sich im elastischen Medium ausbreitende Schwingung (Auslenkung aus der Ruhelage).



Verschiedene Schallparameter lösen beim Menschen spezifische Empfindungen aus. Die Amplitude ist verantwortlich für die wahrgenommene Lautstärke des Schallereignisses. Die Frequenz gibt die Höhe eines Tons wieder. Der Mensch kann etwa einen Bereich zwischen 20 Hz und 20000 Hz hören. Die Frequenzspektrum definiert die Klangfarbe, denn jedes Schallereignis ist eine Überlagerung vieler Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz, Phase und Amplitude. Mehr dazu in hier.

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