Die Verbreitung des Schalls

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Guten Tag!

Letztens habe ich ein Video gesehen, dass es schon seit einigen Jahren Lautsprecher gibt, die den Ton in eine bestimmte Richtung aussenden. Wird zB im Militär verwendet, oder in der Supermarktschlange. Ein Meter auf die Seite steigen und man hört nichts. Tolle Sache.

Ich weiß wie Schallwellen usw funktionieren, und sie können sich zB auslöschen und interessantes Zeug wie das.

Dann fragte ich mich aber, warum kann ich eigentlich jemanden hören, der nicht in meine Richtung spricht? Im freien, wo nichts reflektierendes ist? Sogar der Wind geht nicht in meine Richtung? Der Schall geht doch in Wellen aus dem Mund… Und ich stehe weit hinter einer Person, und höre sie trotzdem!?

Lg skiller

#2

Eine exakte, enge Bündelung des Schalls ist schwierig. Die Bündelung durch den Mund ist nicht sehr gut, kann aber durch einen Trichter (z.B.) mit den Händen verbessert werden. Außerdem trägt auch der ganze Körper als Schallquelle bei (leg doch mal die Hand auf das Brustbein eines Sprechers).
Wenn du vor der sprechenden Person stehst wirst du sie aber besser verstehen, als wenn du hinter ihr stehst.

#3

danke clannad! Also wenn ich „ja“ schreie, und du stehst 10 Meter hinter mir, was war der Weg der Schallwellen? Sie aus der Rückseite von meinem Kopf heraus?! Oder kurven nach dem Mund nach hinter?

#4

Hallo

Erstmal ist der Schall eine Longitudinalwelle, hier ein bisschen wiki:
http://de.wikipedia.org/wiki/Longitudinalwelle

Die Luftmoleküle stoßen sozusagen kettenartig aneinander und schubsen sich damit gegenseitig an.
Wenn du nun laut genug brüllst, so sind die Stöße auch stark genug das die Moleküle hinter deinem Kopf auch ordentlich angestoßen werden (sie werden es ohnehin immer, den der Schall breitet sich in alle Richtungen aus, wie soll ich dem Luftmolekül auch sagen, dass es nur die Partner in einer Richtung anstoßen darf?)
Also die totale Bündelung geht nicht, aber ein deutlicher Unterschied bekommt man auf jedem Fall hin. Hochfrequentere Wellen verteilen sich nicht so leicht.
Dann gibt es noch Reflexionen an z.B Wänden und naturlich Beugung, damit kann der Schall (und jede andere Welle auch) in den geometrischen Schatten gelangen. Stichwort Huygenssches Prinzip.

Gruß
Florian

#5

Moin skiller,

Letztens habe ich ein Video gesehen, dass es schon seit
einigen Jahren Lautsprecher gibt, die den Ton in eine
bestimmte Richtung aussenden. Wird zB im Militär verwendet,
oder in der Supermarktschlange.

beim Bund war ich nicht, im Supermarkt schon, da gibt’s sowas nicht :wink:
Generell wird auch viel Unsinn verbreitet, Stichwort Galilei etc.

Ein Meter auf die Seite
steigen und man hört nichts. Tolle Sache.

Nun ja, man kann Schall wie Licht bündeln, aber dazu muss der Lautsprecher deutlich größer sein als die Wellenlänge. Und diese liegt bei Schall zwischen einigen Metern und einigen Zentimetern.

Für eine einigermaßen deutliche Ausrichtung musst du also Membranen von Disco-Bass-Kaliber mit hohem Pfeifen beschicken.

Und für eine sauber geplante Auslöschung musst du schon eine sehr ausgefuchste Anordung mehrerer Lautsprecher aufbieten.

Ich weiß wie Schallwellen usw funktionieren, und sie können
sich zB auslöschen und interessantes Zeug wie das.

Wenn du Interferenzen kennst, solltest du dich mal mit Beugung beschäftigen: http://de.wikipedia.org/wiki/Beugung_%28Physik%29

Dann fragte ich mich aber, warum kann ich eigentlich jemanden
hören, der nicht in meine Richtung spricht? Im freien, wo
nichts reflektierendes ist? Sogar der Wind geht nicht in meine
Richtung? Der Schall geht doch in Wellen aus dem Mund… Und
ich stehe weit hinter einer Person, und höre sie trotzdem!?

Die wichtigen Frequenzen 100 - 1000 Hz haben Wellenlängen zwischen 3,43 und 0,343 m. Da ist die Beugung nicht nur nicht zu vernachlässigen, sondern Hauptmerkmal der Schallausbreitung. Der Schall aus dem Mund beugt sich zu einem großen Teil um den Kopf herum.

Dazu kommt, dass Ohr und Hirn die Lautstärken in einen annähernd logarithmischen Maßstab umrechnen. Wenn es hinten 1/10 so laut ist, kommt es dir vielleicht halb so laut vor.

Gruß, Zoelomat

P.S. Es heißt SchallAUSbreitung

#6

Zur Info: http://www.youtube.com/watch?v=HF9G9M0cR0E

Lg

#7

Zur Info: http://www.youtube.com/watch?v=HF9G9M0cR0E

Wenn der Typ mir den Vortrag gehalten hätte, wäre bei 2:40 Schluss gewesen. Denn weder die alten Rähren noch LCD-Fernseher beruhen auf der Fokussierung von Licht.

Und dann der Stuss von der Lichtlinearität und der variablen Schallgeschwindigkeit. Sicher gibt es diese, aber nicht diesseits der Schmerzgrenze.

Da passt es prima ins Bild, dass die Erforschung der Natur erst in den Anfängen sind. Er ist natürlich an forderster Front, und die cleversten im Publikum, die das erkennen, investieren ihr Geld und haben Teil an seiner Genialität.

#8

Ich glaube dein Problem ist, dass du schlicht nicht verstanden hast, was der Typ erzählt hat. Selbstverständlich hat er recht, wenn er sagt, dass Beamer, Computer und das Fernsehen im allgmeinen ohne das Fokussieren von Licht nicht möglich wären.

Ich fand den Vortrag jedenfalls recht cool.

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#9

Ich glaube dein Problem ist, dass du schlicht nicht verstanden
hast, was der Typ erzählt hat. Selbstverständlich hat er
recht, wenn er sagt, dass Beamer, Computer und das Fernsehen
im allgmeinen ohne das Fokussieren von Licht nicht möglich
wären.

Beim Beamer gebe ich dir recht, aber das geht am Thema vorbei.

Ansonsten: Wo leuchtet’s denn im Computer? Die alten Röhren bündeln Elektronenstrahlen, und auch die modernen „LED“-Fernseher nehmen die LEDs nur als Hintergrundbeleuchtung für die LCDs, wegen des besseren Wirkungsgrades.

Ich fand den Vortrag jedenfalls recht cool.

Er wirkt cool auf Leute, die nicht nachhaken. Wieviel Geld würdest du denn in den Typen investieren?

#10

LCD-Screens
Da fällt mir auch ein sehr interessantes Video über LCD-Screens ein! Der Uploader hat sowieso einiges interessantes!

http://www.youtube.com/watch?v=jiejNAUwcQ8

Lg!

#11

Hallo,

Und dann der Stuss von der Lichtlinearität und der variablen
Schallgeschwindigkeit. Sicher gibt es diese, aber nicht
diesseits der Schmerzgrenze.

du lehnst dich da ziemlich weit aus dem Fenster, scheinst aber
von den Effekten und deren technischen Anwendungsmöglichkeiten
keine Ahnung zu haben.

Sehr gut gerichteten Schall aus rel. kleinen Lautsprechernb
gibt tatsächlich und deren Anwendung ist derzeit in vielfältiger
Weise möglich und im Gespräch.

Ob das nun im Supermarkt sein muß, ist eine Frage. Was weiß ich,
was die Amerikaner da gerade machen.

Aber in anderen Bereichen, wie z.B. Museen soll es diese Art von
Lautsprechern mit sehr diskreter Beschallung schon geben.
http://www.os-os.de/loesungen/diskretionsbeschallung…

Erfinder ist Elwood G. Norris.
Du wirst erstaunt sein, das ist offenbar der Typ aus dem Video.
Blöd ist der also nicht und wegen einiger populärwissenschaftlicher
Äußerungen den Mann für Blöd zu erklären, scheint mir recht arrogant.

Selber habe ich von über 5 Jahren mal einen solchen Rchtlautsprecher
in Aktion hören dürfen. Das ist schon sehr beeindruckend,
wenn man erst im Schallkegel steht und einem Meter daneben
kaum noch was hört.

Das Prinzip ist bei Akkustikern und Physikern inzwischen auch
allg. bekannt.
Das dieses Prinzip militärisch bzw. sicherheitstechnisch schon
zur Anwendung kommt, wurde auch schon publiziert.
Damit kann man auf einige 10m Abstand bis über 100m so einen
Lärm machen, dass man sich zwangsläufig die Ohren zuhalten muß
und damit faktisch handlungsunfähig wird.
http://www.popsci.com/technology/article/2010-01/isr…
Gruß Uwi

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#12

Beim Beamer gebe ich dir recht, aber das geht am Thema vorbei.

Ansonsten: Wo leuchtet’s denn im Computer? Die alten Röhren
bündeln Elektronenstrahlen, und auch die modernen
„LED“-Fernseher nehmen die LEDs nur als Hintergrundbeleuchtung
für die LCDs, wegen des besseren Wirkungsgrades.

Er meint das viel allgemeiner. Ohne Lichtfokussierung keine Filme, keine Kameras, folglich auch kein Fernsehen und keine Fernseher. Und während die ursprünglichen Computer ohne Lichtfokussierung auskamen, sind doch derzeit CD- und DVD-Laufwerke der Standard.

Er wirkt cool auf Leute, die nicht nachhaken. Wieviel Geld
würdest du denn in den Typen investieren?

Naja ich hab ein bisserl nachgeschaut und offenkundig haben mehrere große, internationale Konzerne ziemlich viel Geld für seine Erfindungen bezahlt…

#13

Er meint das viel allgemeiner. Ohne Lichtfokussierung keine
Filme, keine Kameras, folglich auch kein Fernsehen und keine
Fernseher.

Genau, weil auch niemand Bedarf nach Fernsehern hätte. Schließlich beruht auch das Auge auf Lichtfocussierung.

Das ist ja gerade die Unredlichkeit der Argumentation. Es geht doch um die Focussierung bei der Abstrahlung.

Und während die ursprünglichen Computer ohne
Lichtfokussierung auskamen, sind doch derzeit CD- und
DVD-Laufwerke der Standard.

Das ist eine Unterfunktion für einen sehr begrenzten Zeitraum. Man hätte (fast) ebensogut die magnetischen Datenträger weiterentwickeln können.

Mag ja sein, dass der Typ gut verkauft, obwohl er entweder keine Ahnung oder keine Hemmungen hat zu lügen hat.

Jedenfalls hat m. E. die weiter oben verlinkte Seite zur Beschallung wenig mit Focussierung zu tun. Ein flacher Deckenlautsprecher mit 50 - 100 cm Abstand zum Kopf und 60° Abstrahlbereich ist naturgemäß 2 m weiter nicht zu hören, zumal ein Computer die Lautstärke so reguliert, dass sie knapp über den Umgebungsgeräuschen ist.

Mit einer wirklichen Focussierung, die auch nur an eine billige Taschenlampe ranreicht, hat das nichts zu tun.

Und mich würde interessieren, ab welchen Lautstärken mit nichtlinearen Effekten zu rechnen ist. Da wären mal Physiker gefragt.

#14

o.O

Ich habe schon eine Reihe guter Beiträge von dir gelesen. Diesmal steigerst du dich aber in eine Argumentationsweise hinein, die an Ignoranz kaum zu überbieten ist.

Er hat nie behauptet, dass er den Schall wie Licht fokussieren würde. Er hat lediglich darauf hingewiesen, dass es für eine ganze Reihe wichtiger Erfindungen notwendig war, Licht fokussieren zu können. Für die Aussage, die er treffen wollte war das mehr eine Einleitung und deswegen isses ohnehin irgendwie komisch, dass du dich daran so festbeisst.

Dann hat er darüber gesprochen, dass es ziemlich cool wäre, Schall genau so fokussieren zu können, wie Licht. Dem Ergebnis nach wohlgemerkt, nicht mit der gleichen Methodik, was schon aus physikalischen Gründen nicht ginge. Und dann hat er seine Gerät präsentiert, dass anscheinend genau das tat, was das Publikum erwartet hat.

Ich weiss nicht auf welche ‚verlinkte‘ Seite du dich beziehst aber bei seinem Vortrag ging es um:

http://en.wikipedia.org/wiki/Sound_from_ultrasound

etwa wofür der Typ mehrere Preise unter anderem vom MIT gewonnen hat. Und das ganze beruht auf nichtlinearen Effekten. Die komische Museumsbeschallung ist offenkundig etwas komplett anderes und daher hier am Thema vorbei.

#15

Hallo,

aber bei seinem Vortrag ging es um:
http://en.wikipedia.org/wiki/Sound_from_ultrasound
etwa wofür der Typ mehrere Preise unter anderem vom MIT
gewonnen hat. Und das ganze beruht auf nichtlinearen Effekten.

genau, und zwar nicht auf Grund von Effekten des Ultraschall
in Wechselwirkung mit der Luft.
Der Schallpegel hat damit eher weniger zu tun.

In den Ultraschallquellen wird das Tonsignal aufmoduliert
und dann in einem Abstand von ca. 0,5…1m Abstand auf Grund
von Nichtlinearitäten in der Luft demoduliert und damit erst hörbar.

Deshalb soll solch ein Teil auch einen Mindestabstand zum Hörer
haben. Unmittelbar dicht an der Quelle hört man noch nichts.

Das Modell, was ich mal hören durfte, arbeitete mit ca. 40kHz.
Der Akkustikprofessor von der TU-Dresden
https://www.thieme-connect.com/media/zahnmedizin-u2d…
hat mir das Wirkprinzip damals erklärt.

Dass der Lautsprecher aus einem Array besteht hat mehrere phys.
Gründe und Effekte.

Ulraschallgeber haben ja an sich schon eine recht enge
Abstrahlcharakteristik, weil die Membrane im Verhältnis zur
Wellenlänge recht große Abmessungen hat.

Wenn man aber viele US-Sender in einem Array zusammenfasst,
hat man etwa die gleiche Wirkung wie bei einem Antennenarray,
nämlich eine deutlich gesteigerte Richtwirkung bzw.
parametrierbare Abstrahlcharakteristik.
http://de.wikipedia.org/wiki/Phased-Array-Antenne

Das ist reine Schulphysik. Wenn ein Strahler eine große
Abmessung im Verhältnis zur Wellenlänge hat, dann erreicht man
damit einen sehr engen Abstahlwinkel.

Natürlich bekommt man dadurch das Array automatisch auch
noch eine vielfache Schallleistung.

Die komische Museumsbeschallung ist offenkundig etwas komplett
anderes und daher hier am Thema vorbei.

Da bin ich nicht ganz sicher, aber zumindest in der von mir
verlinkten Anwendung wird das Wirkprinzip nicht klar beschrieben.

Wahrscheinlich hast du insofern recht, als dass bei dem Beispiel
nicht Ultraschall verwendet wird. Aber zumindest das Prinzip
einer großflächigen „planaren“ Quelle wird da auch genutzt.

Dass aber genau das Prinzip des Ultraschallarrays als diskrete
Beschallung z.B. in Museen schon einige Zeit im Gespräch ist,
darüber gibt es keinen Zweifel.
An sich ist die Umsetzung das Prinzips recht einfach, wahrscheinlich
sind die Kosten der vielen US-Geber im Array ein Kostenproblem.

Im Fernsehen habe ich das Prinzip auch schon mal in einer Doku
gesehen. Da hat man sich den Spaß gemacht, Leuten auf einige 10m
Abstand quasi ins Ohr zu flüstern. Ist ganz spaßig, weil der
Proband nicht verstehen kann, wie der Schall ins Ohr kommt,
obwohl rundum kein Mensch zu sehen ist.
Gruß Uwi