Unsere Ohren nehmen eine Vielzahl an Dingen wahr: sei es Vogelgezwitscher oder den Ton einer ankommenden Nachricht auf dem Smartphone. Hinter allem steht der Schall, der sich in einer bestimmten Geschwindigkeit ausbreitet. Auf dieser Seite finden sich ein Rechner und viele Informationen rund um das Thema Schall.
Schallgeschwindigkeit berechnen
Das Wichtigste im Überblick
- Die Ausbreitung von Schall (Schallgeschwindigkeit) ist von vielen Faktoren abhängig.
- Grundsätzlich bewegt sich Schall bei höheren Temperaturen schneller.
- Nach nur fünf Sekunden hat eine Schallwelle in der Luft bereits 1.715 m zurückgelegt.
- Unter Wasser breitet sich Schall rund 4,5 schneller aus als in der Luft.
Die Schallgeschwindigkeit
Die Schallgeschwindigkeit stellt die Geschwindigkeit dar, mit der sich Schallwellen in einem Medium wie etwa der Luft bewegen. Die Einheit ist Meter pro Sekunde (m/s) bzw. Kilometer pro Stunde (km/h).
Die Ausbreitung von Schall (Schallgeschwindigkeit) ist von vielen Faktoren abhängig. Einer der wichtigsten Einflussfaktoren ist dabei die Temperatur. Hier kann man als Faustformel festhalten: Je höher die Temperatur, desto schneller bewegt sich der Schall vorwärts. Ein anderer wichtiger Faktor stellt das Medium dar, in dem sich der Schall fortbewegt.
Nach nur einer Sekunde hat eine Schallwelle in der Luft bereits 335 Meter zurückgelegt, nach 5 Sekunden bereits rund 1,7 Kilometer. Unter Wasser breitet sich Schall rund 4,5 Mal schneller aus als in der Luft und hat dort nach 5 Sekunden schon rund 7,25 Kilometer zurückgelegt.
| Temperatur in °C | Schallgeschwindigkeit in Luft m/s | Schallgeschwindigkeit in Luft km/h |
|---|---|---|
| 50 °C | 361 m/s | 1.300 km/h |
| 30 °C | 349 m/s | 1.256 km/h |
| 20 °C | 343 m/s | 1.235 km/h |
| 0 °C | 332 m/s | 1.195 km/h |
| -20 °C | 319 m/s | 1.148 km/h |
| -30 °C | 313 m/s | 1.127 km/h |
| -50 °C | 300 m/s | 1.080 km/h |
Was ist Schall?
Beim Schall handelt es sich um zunächst einmal um Druckschwankungen, die sich in Wellenform ausbreiten.
Dies kann man sich vorstellen, wie einen ins Wasser geworfenen Stein, der wellenartige Kreise bildet. Deswegen spricht man auch von Schallwellen. Je länger der Weg ist, umso flacher und schwächer werden diese Wellen.
Wie entsteht Schall?
Die Quelle von Schall können unterschiedliche Geräusche sein, vom Rauschen des Meeres, über die menschliche Stimme oder Lautsprecher bis hin zum Laubbläser im Garten. Je weiter man sich von der Schall-Quelle entfernt, desto weniger gut hört man den Schall. Denn Wind, Luft und andere Hindernisse brechen, reflektieren oder lenken den Schall um.
Die Luft besteht aus unendlich vielen kleinen, unsichtbaren, aber dennoch beweglichen Teilchen. Genau diese sorgen für die Schallübertragung, indem sie hin und her schwingen und dabei diese Bewegung an benachbarte Luftteilchen übertragen.
Das kann man sich so vorstellen, wie wenn viele Schaukeln in einer Reihe aufgehängt sind und ein Luftteilchen auf der ersten Schaukel nach vorne schwingt und dabei das nächste auf der Schaukel vor sich anstößt, welches die Bewegung dann wieder nach vorne weitergibt.
Das menschliche Ohr kann Schall jedoch nur dann wahrnehmen, wenn dessen Frequenz zwischen 16 Hz (besonders tiefer Ton) und 20.000 Hz (sehr hoher Ton) liegt. Schall kann jedoch auch kleinere oder größere Frequenzen haben, hier spricht man dann vom Infra- und Ultraschall.
Schall im Wasser
In Flüssigkeiten wie Wasser, aber auch in Gasen, kann sich Schall nur durch Druck- bzw. Dichtewellen ausbreiten. Hierbei bewegen sich die einzelnen Teilchen in Richtung der Wellenausbreitung hin und her, dies nennt man auch Longitudinalwelle.
Aufgrund der physikalischen Eigenschaften von Wasser breitet sich Schall dort ca. 4,5-mal schneller aus als in der Luft. Der Grund liegt darin, dass die Dichte des Wassers viel höher ist als die von Luft. Die Schallausbreitung unter Wasser hängt ähnlich wie in der Luft auch von der Temperatur ab, als Einflussfaktor kommt jedoch auch noch der Salzgehalt hinzu. Hier gilt: Je salziger, desto schneller bewegt sich der Schall vorwärts!
Unter Wasser kann man von für Rechenzwecke von einer durchschnittlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls von rund 1.450 m/s ausgehen.
Schall im Weltraum
Im Weltraum herrscht ein Vakuum, aus diesem Grund kann es dort keinen Schall geben und auch keine Schallgeschwindigkeit. Ein Vakuum stellt einen materiefreien Raum dar, in einer solchen Umgebung können sich Druckschwankungen wie Schallwellen nicht ausbreiten. Der Weltraum ist also ziemlich still.
Wussten Sie schon?
- Die Geschwindigkeit eines Flugzeugs wird auch relativ zur Schallgeschwindigkeit gemessen. Mach 1 entspricht dabei Schallgeschwindigkeit. Fliegen mit Überschall bedeutet dann, dass die Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs größer als die Schallgeschwindigkeit in der Umgebung ist.
- In der Zeit des Zweiten Weltkrieges erreichte der deutsche Pilot Heini Dittmar mit einer Me 163 und einer Geschwindigkeit von 1.004 km/h erstmals die Grenze der Schallmauer. Offiziell durchbrochen wurde sie dann aber erst im Jahr 1947 durch den amerikanischen Testpiloten Chuck Yeager in einer Bell X-1.
- Die französisch-britische Passagiermaschine Concorde erreichte schon 1962 mit 2.405 km/h mehr als die doppelte Schallgeschwindigkeit.
- Der österreichische Extremsportler Felix Baumgartner erreichte 2012 als erste Mensch im freien Fall und ohne zusätzlichen Antrieb mit 1.342,8 km/h (Mach 1,24) Überschallgeschwindigkeit durch einen Sprung aus 39 Kilometern Höhe.
FAQ
Bewegt sich Schall immer gleich schnell?
Die Ausbreitung des Schalls ist von vielen Faktoren abhängig, so ist neben der Temperatur vor allem das jeweilige Medium entscheidend. So bewegt sich der Schall durch die Luft mit etwa 343 Metern pro Sekunde vorwärts, im Wasser sogar mit 1.450 Metern pro Sekunden.
Wie lange braucht der Schall für 10 km?
Geht man davon aus, dass der Schall laut genug ist und in der Luft durch keine Hindernisse reflektiert oder abgelenkt wird, so hat er eine Entfernung von 10 km nach rund 29 Sekunden erreicht.
Ist Schall schneller als Licht?
Nein, Licht bewegt sich schneller als der Schall! Während die Ausbreitung von Schall mit einer Geschwindigkeit von rund 343 Metern pro Sekunde erfolgt, bewegt sich Licht mit 299.792.458 m/s fast 900.000 mal schneller vorwärts!