Naturwissenschaften

Bestimmung der Schallgeschwindigkeit

Veröffentlicht am 17.06.2008
  • Sekundarstufe I
  • mindestens 2 Stunden
  • Experiment
  • 1 Arbeitsmaterial

Der Artikel stellt Low-Cost-Experimente zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft und Wasser mithilfe von Computer, Soundkarte und Kopfhörer vor.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Beobachtet man den Start eines Wettlaufs aus mehreren hundert Metern Entfernung, so liegt zwischen der optischen Wahrnehmung des Klappenschlags und des zu hörenden Knalls eine merkliche Zeitdifferenz. Dieser Effekt, den die Schülerinnen und Schüler aus dem Sportunterricht kennen, zeigt, dass die Ausbreitung des Schalls mit einer endlichen Geschwindigkeit erfolgt. Weitere Alltagserfahrungen führen zur gleichen Schlussfolgerung. Besonders eindrucksvoll ist die Zeitdifferenz zwischen der Wahrnehmung von Blitz und Donner bei einem weit entfernten Gewitter, aus der die Entfernung des Unwetters geschätzt werden kann.

  • Bestimmung der Schallgeschwindigkeit
    Verschiedene experimentelle Varianten werden hier vorgestellt. Ein Low-Cost-Arrangement eignet sich zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft und in Wasser.
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Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die Definitionsgleichung der Geschwindigkeit kennen.
  • wissen, wie die Durchschnittsgeschwindigkeit eines sich bewegenden Körpers bestimmt werden kann.
  • die Zeit, die der Schall zur Ausbreitung einer definierten Strecke benötigt, mithilfe eines Computers und eines Kopfhörers experimentell bestimmen können.
  • ein Experiment zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft (optional auch in Wasser) beschreiben und durchführen können.
  • den Wert der Schallgeschwindigkeit in Luft (optional auch in Wasser) für eine Temperatur von 20 Grad Celsius kennen und wissen, dass dieser mit der Temperatur variiert.
  • wissen, dass sich die Schallwellen in verschiedenen Materialien unterschiedlich schnell ausbreiten.

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • mit einer geeigneten Tonanalyse-Software (zum Beispiel Cool Edit) ein aufgenommenes Signal auswerten können.
  • Oszillogramme interpretieren können.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaBestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft und Wasser
AutorPatrik Vogt
FachPhysik
ZielgruppeKlasse 9-10
Zeitraummindestens 2 Stunden
Technische Voraussetzungenein Computer und ein Stereokopfhörer pro Schülergruppe, Maßband, Tonanalyse-Software - zum Beispiel Cool Edit (Shareware, Windows), GoldWave (Windows, Shareware) oder Nero Wave-Editor

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Avatar Dr. Patrik Vogt

ist Realschullehrer für Physik und Mathematik. Er hat im Fachbereich Natur- und Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau im Fach Physik promoviert und ist derzeit auf eine Postdoktorandenstelle abgeordnet. Seine Arbeitsgebiete sind die theoriegeleitete empirische Lehr-Lern-Forschung, die Entwicklung neuer Experimente für die Sekundarstufe I und II sowie die atmosphärische Elektrodynamik.

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