ARD-alpha - Schulfernsehen


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Achtung! Experiment Schallparade

Was nicht geht, geht nicht! Oder doch? Kann man etwas Unsichtbares sichtbar machen? Klänge und Töne? Vielleicht sogar die Schallgeschwindigkeit? Wir fackeln nicht lange, wir probieren es aus. Mit Becken, Diva und Pressluftfanfare.

Von: Simon Demmelhuber & Volker Eklkofer

Stand: 01.02.2013

Schallparade | Bild: WDR/SWR

Wer ist geschwinder, Schall oder Licht?

Ein Sturm zieht auf, Blitze zucken. Droht Gefahr? Wie nah ist das Gewitter? Die Frage lässt sich lösen. Mit einer einfachen Formel: Wir zählen die Sekunden, bis nach dem Blitz der Donner kracht und teilen die Zeit durch Drei. Der Wert entspricht ungefähr den Kilometern, die das Wetter weg ist. Die Regel kennt jedes Kind. Aber warum ist das so? Blitz und Donner entstehen doch gleichzeitig. Weshalb sehen wir den Blitz dann trotzdem, bevor wir den Donner hören? Liegt es vielleicht daran, dass der Schall länger braucht, um uns zu erreichen?

Schnell, schneller, blitzschnell

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Die Vermutung ist gar nicht schlecht. Sie führt uns auf die richtige Spur. Der Schall breitet sich tatsächlich langsamer aus als das Licht. Kein Wunder. Nichts ist schneller als das Licht. Es legt 300.000 Kilometer in der Sekunde zurück. Da müssen wir gar nicht erst anfangen zu zählen, wenn es blitzt. Beim Donner ist es anders. Zwischen seiner Entstehung und seiner Wahrnehmung verstreicht Zeit. Und zwar umso mehr, je länger die Strecke zwischen uns und einer Schallquelle ist.

Aber wie schnell ist der Schall nun wirklich? Wieso müssen wir die Sekunden durch Drei teilen, um die Entfernung in Kilometern zu errechnen? Würde das nicht bedeuten, dass der Schall in jeder Sekunde den dritten Teil eines Kilometers, also ungefähr 333 Meter zurücklegt? Beträgt die Schallgeschwindigkeit tatsächlich 333 Meter pro Sekunde?

Flaggenparade: Sehen, was sonst keiner sieht

Das können wir glauben oder auch nicht. Am Besten überprüfen wir es selbst. Aber wie? Schall kann man hören, aber nicht sehen. Wie können wir kontrollieren, wie lange etwas Unsichtbares braucht, um eine bestimmte Strecke zurückzulegen? Ganz einfach: Wir trommeln wir ein paar Menschen zusammen und drücken jedem eine Flagge in die Hand. Die müssen unsere Helfer heben, sobald sie etwas hören. So können wir anhand der Flaggen sehen, wie der Schall sich ausbreitet. Wenn wir jetzt noch wissen, wie weit unsere Fahnenschwenker von der Geräuschquelle entfernt sind und dann die Zeit zwischen Schallentstehung und Flaggenheben stoppen, haben wir alles beisammen, um die Schallgeschwindigkeit zu berechnen.

Das Becken, der Tusch und die Fahnen

Genug geredet, fangen wir einfach an! Das erste Experiment ist simpel. Wir gruppieren unsere Flaggenhelfer im Kreis um einen würdigen Herrn, der zwei Becken gegeneinander schlägt. Ein Tusch und alle Flaggen gehen gleichzeitig hoch. Was heißt das? Klar, der Schall breitet sich kreisförmig aus. Alle sind gleich weit entfernt und hören das Geräusch zur gleichen Zeit. Aber wie sieht es aus, wenn acht Flaggenheber im Abstand von jeweils zehn Metern in einer Reihe hintereinander stehen? Werden auch jetzt noch alle im selben Moment ihre Flagge hissen? Nein. Jetzt gehen die Fahnen nach dem Tusch nicht mehr gleichzeitig, sondern kurz nacheinander hoch. Und zwar umso später, je weiter die Person von der Schallquelle entfernt ist. Aber so richtig deutlich war das noch nicht. Offensichtlich war die Strecke einfach nicht lang genug.

Der Schall breitet sich aus, wir auch

Da hilft nur eins: Wir brauchen noch viel mehr Leute und wir brauchen viel mehr Platz. Also klotzen, nicht kleckern: Unsere neue Mega-Messstrecke ist 1,7 Kilometer lang und besteht aus 86 Flaggenschwenkern im Abstand von jeweils 20 Metern. Das müsste reichen. Und damit Bühne frei für den Meister der Becken, Tusch ab. Die letzte Flagge geht nach 2,89 Sekunden und 980 Metern hoch. So weit war der Beckenschlag hörbar. Und wie schnell war das jetzt? Das rechnen wir aus: 980 Meter durch 2,89 Sekunden ergibt eine Geschwindigkeit 339,1 Meter pro Sekunde.

Eine Diva legt los

Ist das ein zuverlässiges oder ein zufälliges Ergebnis? Und hängt die Geschwindigkeit eventuell auch von der Art des Schalls ab? Was ändert sich, wenn wir statt eines Beckenschlags die Stimme einer Opernsängerin auf den Weg schicken? Ist dieser Schall genau so schnell wie der andere? Das müssen wir kontrollieren. Unsere Diva legt los und röhrt, was die Lunge hergibt. Das Ergebnis überrascht uns: Jetzt schnellt die am weitesten entfernte Flagge nach 1.180 Metern und 3,46 Sekunden in die Höhe. Donnerwetter! Die Stimme unserer Sängerin schafft mehr Strecke als das Becken. Doch ist sie auch schneller? Nein, nicht wirklich: 1180 Meter durch 3,46 Sekunden macht 341, 04 Meter pro Sekunde. Becken und Stimme sind zwar unterschiedlich laut aber letztlich gleich schnell.

Das ganz große Kaliber zum Schluss

Um jeden Zufall auszuschließen und zu prüfen, ob alle Schallwellen dieselbe Geschwindigkeit haben, starten wir einen letzten Versuch. Dazu setzten wir etwas Lautes, etwas wirklich höllisch Lautes ein: Eine Pressluftfanfare. Wird sie die 1.700 Meter knacken oder bleiben auch diesmal die letzten Flaggen unten? Und vor allem: Ist die Fanfare nicht einfach nur lauter, sondern auch schneller? Nicht lang reden, machen. Und schauen, was passiert!


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