Die Longitudinalwelle, eine Welle, von der wir noch nie etwas gehört hatten. Doch spüren wir sie täglich. Sie ist nämlich keine Meereswelle, auf der man surfen kann, sondern die horizontal in alle Richtungen ausbreitende Schallwelle.

Torben und Moritz vom „Klopfer-Team“, „Messer-Team“ s. Pfeilspitze.
Foto: Laura Döring

Im Physikunterricht ermittelten wir experimentell, wie schnell sich dieser Schall ausbreitet. Dabei teilten wir uns zwei Gruppen auf. Die „Messer“ und die „Klopfer“. Und machten uns auf den Acker nach Niederurff zu einem Feldversuch.

Versuchsaufbau. Skizze: Lilly Wiegand

Einige physikalische Grundlagen halfen uns die richtigen Bedingungen abzupassen, da die Schallausbreitung von Medium und Temperatur abhängig ist und durch bestehenden Wind beeinflusst werden könnte. Aus diesem Grund errechneten wir im Unterricht den theoretischen Wert der Geschwindigkeit der Schallausbreitung und fanden vorab heraus, dass der Windeinfluss vernachlässigt werden kann, da der Schall etwa das 50-fache der Windgeschwindigkeit betragen würde.

Hammer-Team. Foto: privat

Bei unserem ersten Versuch stellten wir uns in einem Abstand von etwa 70 Metern auf dem Schulgelände auf und stoppten anhand von Stoppuhren die Differenz zwischen Aufschlag des Hammers und dem Ton. Dabei mussten die „Messer“ sehr still und aufmerksam sein, um genaue Messwerte zu erhalten. Die „Klopfer“ schlugen mit einem Hammer auf ein Holz, in diesem Moment mussten die „Messer“ die Stoppuhr starten. Dabei sahen sie allerdings nur den Aufschlag. Sobald sie den Ton des Aufschlags hörten, stoppten sie die Zeit.

Versuchsergebnisse

Messung: Allee zum Schloss auf dem Campus

Länge: ca. 200 Meter
Durchschnitt der Zeit: 0,9 Sekunden

Theoretisches Ergebnis: 330 m/s
Praktisches Ergebnis: s:t = 200:0,9 = 222,2 m/s
Differenz: 33 Prozent

Aus den Messwerten errechneten wir wieder die Geschwindigkeit und stellten fest, dass das theoretische und praktische Ergebnis eine Abweichung von 33 Prozent hatte. Somit war dieses Experiment nicht akzeptabel und musste wiederholt werden. Dabei musste es einen größeren Abstand zwischen den „Messer“ und den „Klopfern“ geben. Dazu war es nötig, das Schulgelände zu verlassen.

Gefühl von Schallgeschwindigkeit

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(Die überholenden Überschallraser muss man sich einfach wegdenken.)

Wir wiederholten das Experiment auf dem Wiesenweg nach Niederurff, wo sich die Distanz leicht auf rund 300 Meter erweitern ließ. Bei diesem Abstand hörte man einen noch deutlicheren Unterschied zwischen Aufschlag des Hammers und das (jetzt nur im konzentrierten Zustand mögliche) Hören des Tons. Bei dieser Messung konnten wir fast hundertprozentige Werte erzielen. Der theoretische Wert betrug bei der aktuellen Temperatur 331 Meter pro Sekunde. Unser praktischer Wert entsprach 333 Meter pro Sekunde. Dennoch war der Wert mit einer etwa zehnprozentigen Fehlertoleranz zu versehen, da ein hundertprozentiges Messen nicht möglich sein kann. Fehlerquellen waren vor allem die Reaktionszeit der „Messer“ und die Schalldämmung durch nahe Strohballen. Bei diesem Experiment konnten wir uns selbst beweisen, dass sich Licht schneller als der Schall ausbreitet. LILLY WIEGAND

Anmerkung der Redaktion: Die Parallelklasse 9a hatte weniger Glück mit dem Wetter und landete beim Feldversuch inmitten von Schneegestöber, wie Kim Reimer berichtet.

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Physik-Versuch mit Hindernissen

Am Freitag den 8. Februar 2013 hatte die Klasse 9a, trotz des Schneefalls, auf dem Feldweg nach Niederurff einen Versuch zur Bestimmung der Schallgeschwindikeit gemacht. Die ersten Probleme traten schon beim Abmessen der Strecke auf, als man feststellte, dass diese nicht gerade war und die Gruppen sich aufgrund eines Misthaufens nicht sehen konnten. Den gleichen Versuch hatte die Klasse schon am Anfang der Woche auf dem Schulgelände mit etwa 94 Meter Entfernung durchgeführt. Dort lief alles wie erwartet, ganz anders als beim zweiten Versuch, wo man bei rund 250 Metern nur mit großer Mühe etwas hören konnte. Am Ende waren alle nur froh, wieder im warmen Klassenraum zu sitzen und nicht mehr draußen in der Kälte Physik machen zu müssen. KIM REIMER

(Gestaltung: Andreas Bubrowski)