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Schallwellen - Referat
Schallwellen
Der Schall ist eine Welle, und Schallwellen sind Längswellen in der Luft. Schallwellen breiten sich in allen Raumrichtungen (Wellenfronten) aus. Bei einer Schallwelle breiten sich mechanische Schwingungen aus, bei der Energie übertragen wird. Schallwellen entstehen durch schwingungsfähige Teilchen und den Kopplungskräften zwischen den Teilchen. Ein großer Teil mechanischer Wellen sind Schallwellen.
Schallwellen können in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern vorkommen. Der Unterschied zwischen dem Auftreten von Schallwellen in Gasen und dem in Festkörpern ist die unterschiedliche Schallgeschwindigkeit.
Die Schallwellen in Flüssigkeiten und Gasen sind jedoch fast gleich.
Im Wasser ist die Schallgeschwindigkeit vier mal so groß als in der Luft. Wellen in Gas und Flüssigkeit nennt man Longitudinalwellen, welche sich in Fortschreitungsrichtung bewegen. In Festkörpern nennt man sie Transversalwellen, und diese bewegen sich wiederum seitlich zur Fortschreitungsrichtung. Bei Flüssigkeiten sind die Transversalwellen nur an der Oberfläche und bei Longitudinalwellen nur unter der Oberfläche.
Schallwellen sind in 3 Kategorien eingeteilt:
1.) Hörschall, dieser liegt zwischen 16 Hz und 20 000 Hz, welches das maximale Hörvermögen des menschlichen Gehörs beträgt.
2.) Infraschall, dieser liegt unterhalb der 16 Hz-Grenze und wird vom Menschen durch den ganzen Körper durch eine Vibration wahrgenommen.
3.) Der Ultraschall liegt oberhalb der 20 000Hz -Grenze und wird vom Mensch zwar nicht wahrgenommen, jedoch können diese Wellen zu Zellschäden führen.
Wenn Schallwellen auf eine Wand, die ein Loch hat treffen, bilden sich auf der anderen Seite der Wand neue Elementarwellen. Das Loch ist der Ursprung der Elementarwelle und der Schall wird hinter der Wand gebeugt, gleichmäßig ausgebreitet und somit ist der Schall hinter der Wand, wenn auch stark gedämpft, hörbar.
Treffen gerade Wellen auf eine Wand, dann ist der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel.
Eine Kreisförmige Schallwelle reflektiert auf einer Wand, als ob sie das symmetrische Spiegelbild vom Ursprung wäre. Der Ursprung der Reflexionswelle wäre eine Idealbedingung, welche gleich der ursprünglichen Welle in der Realität gleich ist. Die Wand nimmt einen Teil der Wellenenergie auf, weil die Wand beim Auftreten der Schalwelle selbst in eine Schwingung versetzt wird und die Schallwelle in der Wand weiterläuft.
Brechung
Wenn Schallwellen von einem Medium in ein anderes gehen, kann sich sowohl die Wellenlänge als auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit ändern. Wird die Geschwindigkeit beim Übergang größer muss auch die Wellenlänge größer werden.
Bsp: Schallwellen bewegen sich mit einer Schallgeschwindigkeit und einer Wellenlänge von Helium fort. Beim Verlassen der Schallwellen des Menschen folgt ein Wechsel von Helium in Luft. Es erfolgt eine Veränderung der Wellenlängen und der Schallgeschwindigkeit, bei der die Wellenlänge beim Übergang in der Luft erhöht wird. Somit hat man das Gefühl das die Person mit höherer Frequenz spricht.
Das menschliche Ohr
Die Ohrmuschel sammelt Luftschallwellen welche über den äußeren Gehörgang an das Trommelfell weitergeleitet werden. Das Trommelfell wird in eine Schwingung versetzt, auf welche eine Weiterleitung dieser Schwingung über eine Kette von Gehirnknöcheln ans Innenohr erfolgt. Im Innenohr befindet sich das Hörorgan, welches man auch Schnecke nennt. Diese ist mit Flüssigkeit gefüllt und setzt die aufgefangenen Schallwellen in elektrische Nervenimpulse um, welche wiederum zum Gehirn weitergeleitet werden.
Schallwellen gegen Hirntumore
Amerikanische Wissenschaftler haben eine neue Methode um Tumore im Gehirn zu zerstören. Da bereits Nieren- und Gallensteine mit Ultraschallwellen behandelt werden, sollen sie jetzt auch bei Gehirntumoren angewandt werden. Dabei werden Millimetergroße Stellen ohne chirurgischen Eingriff zerstört, was erste klinische Ansätze für eine nicht-invasive Schädeloperation geben. Der Versuch fängt mit der Simulation der fehlenden Hirnmasse an. Dabei wurden menschliche Schädel mit Wasser gefüllt. Außen am Kopf wurden 300 kleine Ultraschallsender befestigt. Forscher konnten Schallwellen auf einen Zielbereich von einem Millimeter Größe anpeilen. Die Aufheizung der Umgebung der Zielregion wird, da nötig, verhindert, weil eine Erwärmung des Schädels zu Schäden an gesunden Zellen führen würde. Mit einem Mikrofon erfolgte die Überwachung der Verteilung der Schallwellen. Die wellen lösen sich im gesunden Gewebe aus und verstärken den Tumor derartig, dass es zur Zerstörung des Tumors kommt. Forscher sehen dieser Methode zuversichtlich entgegen, doch müssen vor einer klinischen Anwendung an einem Patienten noch viele weitere Versuche durchgeführt werden.
Ass. Samara 6a
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: sam1989
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