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Die '''Akustik''' (von </ref>
  • Die (oft auch nur als ?Akustik? bezeichnet) umfasst insbesondere Teilgebiete der ,
  • die behandelt Schallaufnahme und Schallübertragung in den Gehörorganen und
  • die die Umsetzung der akustischen Nervenreizung in die Hörempfindung.

Zu den wichtigsten Anwendungen der Akustik gehören die Erforschung und Minderung von , das Bemühen, einen hervorzurufen oder eine akustische , etwa einen , zu übertragen. Außerdem ist der Einsatz von Schall zur oder zu Zwecken eine wichtige Anwendung der Akustik.

Geschichte

Antike und Mittelalter

, sind allerdings eher als Legende einzustufen.

Im 8. Kapitel seines Werkes ''De Anima'' (''Von der Seele'') beschrieb der Schallwellen in der Luft.

 (281?208 v. Chr.) beschrieb den Wellencharakter von Schall durch einen Vergleich mit Wellen auf der Wasseroberfl�che. Der r�mische Architekt  (ca. 80?10 v. Chr.) analysierte die Schallausbreitung in n und vermutete die Ausbreitung von Schall als . Er beschrieb ebenfalls die Wirkungsweise von en zur Absorption tieffrequenten Schalls.

Dem islamischen Gelehrten wird für die Zeit um 1000 die Entdeckung zugeschrieben, daß der Schall sich um ein Vielfaches langsamer bewege als das Licht.

Frühe Neuzeit

 (1452?1519) war unter anderem bekannt, dass Luft als Medium zur Ausbreitung des Schalls erforderlich ist und dass sich Schall mit einer endlichen Geschwindigkeit ausbreitet. Von dem Priester, Mathematiker und Musiktheoretiker  (1588?1648) stammt neben anderen wissenschaftlichen Erkenntnissen zur Natur des Schalls auch die erste Angabe einer experimentell bestimmten .  (1564?1642) beschrieb den f�r die Akustik wichtigen Zusammenhang zwischen Tonh�he und Frequenz. Galilei und Mersenne entdeckten etwa zeitgleich eine beim Instrumentenbau eingesetzte Formel zur exakten Berechnung der ben�tigten Masse (Dicke), Spannungsgrad und Schwingungsfrequenz einer Saite zur Hervorbringung bestimmter T�ne.

 (1653?1716) f�hrte die Bezeichnung ?Akustik? f�r die Lehre vom Schall ein.  (1643?1727) berechnete als erster die Schallgeschwindigkeit auf Grund theoretischer �berlegungen, w�hrend  (1707?1783) eine  f�r Schall in der heute verwendeten Form fand.  (1756?1827) gilt als Begr�nder der modernen experimentellen Akustik; er fand die , die en von Platten sichtbar machen.

19. Jahrhundert

Mit Beginn des 19. Jahrhunderts setzte eine intensive Beschäftigung mit der Akustik ein und zahlreiche Wissenschaftler widmeten sich dem Thema. So fand (1749?1827) das Verhalten von Schall, (1789?1854) postulierte die Fähigkeit des Gehörs, in Grundtöne und Harmonische aufzulösen, (1821?1894) erforschte die Tonempfindung und beschrieb den Helmholtz-Resonator und (1842?1919) veröffentlichte die ?Theory of Sound? mit zahlreichen mathematisch begründeten Erkenntnissen, die den Schall, seine Entstehung und Ausbreitung betreffen.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts werden erste akustische Mess- und Aufzeichnungsgeräte entwickelt, so der von (1817?1897) und später der von (1847?1931). (1839?1894) entwickelte das und setzte es zur Messung des es ein.

20. Jahrhundert

Ab dem Beginn des 20. Jahrhunderts kam es zur breiten Anwendung der vorhandenen theoretischen Erkenntnisse zur Akustik. So entwickelte sich die von begründete wissenschaftliche Raumakustik mit dem Ziel, die Hörsamkeit von Räumen zu verbessern. Die Erfindung der Elektronenröhre 1907 ermöglichte den breiten Einsatz Übertragungstechnik. (1872?1946) verwendete Ultraschall zur technischen Ortung von Objekten unter Wasser (). (1881?1956) erfand das erste Gerät zur Messung der . Seit etwa 1930 erscheinen wissenschaftliche Fachzeitschriften, die sich ausschließlich Themen der Akustik widmen.

Zu einer der wichtigsten Anwendungen der Akustik entwickelt sich in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts auch die Minderung von , so wird zum Beispiel der für die Abgasanlage von Kraftfahrzeugen immer weiter verbessert. Mit der Einführung von um 1950 und der für den erfolgreichen Einsatz notwendigen Lärmminderung entwickelte sich die , die wesentlich durch die Arbeiten von (1924?1998) begründet wurde.

Teilgebiete

Innerhalb der Akustik werden eine Vielzahl unterschiedlicher Aspekte behandelt:
  • beschäftigt sich mit der Entstehung und Ausbreitung aerodynamisch erzeugter e und deren Minderung
  • dient in der zur Vermessung von des menschlichen
  • bezeichnet das Forschungsfeld der Tierstimmenforschung
  • beschäftigt sich mit der Aufnahme, Verarbeitung und Wiedergabe von Schall
  • behandelt alle Fragestellungen zum Thema Innen- und Außengeräusch von Fahrzeugen
  • beschäftigt sich mit
  • beschäftigt sich mit allen Aspekten der Lärmerzeugung, -minderung und -wahrnehmung
  • befasst sich mit der Erzeugung und Wahrnehmung von
  • , ''Hörspiel'', 17. Dezember 2017: (4. März 2017)</ref>
  • beschäftigt sich mit der Sprachverarbeitung und -kommunikation
  • behandelt die physikalischen Grundlagen der Akustik
  • behandelt Themen zur Schallwahrnehmung und zur subjektiven Beurteilung von Schall und zur Objektivierung der subjektiven Wahrnehmung, in der Musikwissenschaft auch mit Hilfe der
  • und behandeln die Fragestellungen der in Gebäuden und der von Zuhörerräumen
  • behandelt Geräusche von Maschinen und Anlagen
  • behandelt die Wechselwirkung von thermischer Energie und akustischen Schwingungen

Analysemethoden

Frequenzanalyse

Neben der Betrachtung zeitgemittelter und n wird oft die zeitliche gemessen, z. B. das <nowiki />signal, und einer unterzogen. Für den Zusammenhang des so erhaltenen s mit dem Klang siehe . Die zeitliche Veränderung innerhalb eines Schallereignisses wird durch zugänglich. Die Veränderungen des Spektrums beim Prozess der Schallabstrahlung, -ausbreitung und Messung bzw. Wahrnehmung werden durch den jeweiligen beschrieben. Den Frequenzgang des Gehörs berücksichtigen skurven.

Resonanzanalyse

Die akustische Resonanzanalyse wertet die entstehenden en aus, wenn ein Körper durch eine impulshafte Anregung wie etwa einen Schlag in versetzt wird. Ist der Körper ein schwingungsfähiges System, so bilden sich über einen gewissen Zeitraum bestimmte charakteristischen Frequenzen aus, der Körper schwingt in den so genannten natürlichen oder Resonanzfrequenzen ? kurz Resonanzen.

Ordnungsanalyse

Bei der Ordnungsanalyse werden Geräusche oder Schwingungen von rotierenden Maschinen analysiert, wobei im Gegensatz zur Frequenzanalyse hierbei der Energiegehalt des Geräusches nicht über der Frequenz, sondern über der Ordnung aufgetragen wird. Die Ordnung entspricht dabei einem Vielfachen der Drehzahl.

Laborräume

Reflexionsarmer Raum

Ein , manchmal physikalisch unrichtig auch ?schalltoter? Raum genannt, besitzt Absorptionsmaterial an Decke und Wänden, so dass nur minimale auftreten und Bedingungen wie in einem D (Freifeld oder freiem Schallfeld) herrschen, wobei der mit 1/r nach dem von einer Punktschallquelle abnimmt. Solche Räume eignen sich für Sprachaufzeichnungen und für Versuche zur von Schallquellen. Wird auf einer gedachten Hüllfläche um die Schallquelle die senkrecht durch diese Fläche tretende gemessen, so kann die der Quelle bestimmt werden. Ein reflexionsarmer Raum mit schallreflektierendem Boden wird in Angrenzung zum Freifeldraum als Halbfreifeldraum bezeichnet.

Freifeldraum

Ein Freifeldraum ist die spezielle Ausführung eines reflexionsarmen Raumes. Hier ist jedoch zusätzlich auch der Boden mit absorbierendem Material bedeckt. Da der Boden durch diese Maßnahme nicht mehr begehbar ist, wird meistens ein schalldurchlässiges Gitter darüber angeordnet, das den Zugang zum Messobjekt ermöglicht. Derartige Räume werden in der akustischen Messtechnik eingesetzt, um gezielte Schallquellenanalysen ? auch unter dem Messobjekt ? durchführen zu können.

Hallraum

Ein dagegen wird so konstruiert, dass an jedem beliebigen Punkt im Schallfeld Reflexionen gleicher Größe aus allen Richtungen zusammentreffen. In einem idealen Hallraum herrscht daher mit Ausnahme des Bereiches direkt um die Schallquelle (siehe ) an jedem Ort derselbe Schalldruck. Ein solches Schallfeld wird genannt. Da die Schallstrahlen aus allen Richtungen gleichzeitig einfallen, ist in einem Diffusfeld keine Schallintensität vorhanden. Um Resonanzen in einem Hallraum zu vermeiden, wird er im Allgemeinen ohne parallel zueinander stehende Wände und Decken gebaut. Über -Messungen oder durch n kann der Raum kalibriert werden. Hierbei wird die Differenz zwischen dem an einem beliebigen Ort im Raum, weit genug außerhalb des Hallradius gemessenen Schalldruckpegel und dem Schallleistungspegel einer Schallquelle bestimmt. Diese Differenz ist frequenzabhängig und bleibt unverändert, solange sich der Aufbau des Raumes und der Absorptionsgrad der Wände nicht ändern. In einem Hallraum kann daher die einer Quelle theoretisch mit einer einzigen Schalldruckmessung bestimmt werden. Dieses ist z. B. für Fragestellungen im Bereich des es sehr nützlich.

Akustik in der Natur

Akustik bei Lebewesen

Die meisten höheren e besitzen einen . Schall ist ein wichtiger skanal, da er praktisch unmittelbare besitzt. Mit Lautäußerungen ist den Tieren ein Mittel zur , Partner- oder , zum Auffinden von und zur Mitteilung von Stimmungen, en usw. gegeben. Der menschliche liegt zwischen der und der (etwa 0 dB HL bis 110 dB HL).

Lautlehre

Bei der Erzeugung von en im Rahmen der unterscheidet man im Allgemeinen zwischen stimmhaften und stimmlosen en. Bei den stimmhaften Phonemen, die als e bezeichnet werden, werden beim durch Vibration der die ?Roh?klänge erzeugt, die dann im - und nraum durch verschiedene willkürlich beeinflussbare oder unveränderliche individualspezifische räume moduliert werden. Bei stimmlosen Phonemen, den en, ruhen die Stimmbänder, wobei der Laut durch Modulation des Luftstromes zustande kommt. Beim werden selbst die Vokale nur durch Modulation des des eines hervorgepressten Luftstromes gebildet, wobei die Stimmbänder ruhen.

Berufsausbildung

Fachleute für Akustik werden als Akustiker oder Akustikingenieur bezeichnet. Die englischen Berufsbezeichnungen sind acoustical engineer oder acoustician. Der übliche Zugang zu diesem Arbeitsfeld ist ein Studium im Bereich Physik oder ein entsprechendes ingenieurwissenschaftliches Studium. Hörgeräteakustiker arbeiten im Fachbereich der und verwenden in ihrem Beruf sowohl physikalisches als auch medizinisches Fachwissen.

Literatur

  • {{Literatur
   |Autor=Friedrich Zamminer
   |Titel=Die Musik und die musikalischen Instrumente in ihrer Beziehung zu den Gesetzen der Akustik
   |Verlag=Ricker
   |Datum=1855
   |Online=}}

  • : ''Über die akustische Analyse der Vocalklänge'' (= Programm der Thomasschule in Leipzig 1871). A. Edelmann, Leipzig 1871.
  • {{Literatur
   |Autor=Dieter Ullmann
   |Titel=Chladni und die Entwicklung der Akustik von 1750?1860
   |Verlag=Birkh�user
   |Ort=Basel
   |Datum=1996
   |ISBN=3-7643-5398-8
   |Kommentar=Science Networks Historical Studies 19}}

  • {{Literatur
   |Autor=Hans Breuer
   |Titel=dtv-Atlas Physik, Band 1. Mechanik, Akustik, Thermodynamik, Optik
   |Verlag=dtv-Verlag
   |Ort=M�nchen
   |Datum=1996
   |ISBN=3-423-03226-X}}

  • {{Literatur
   |Autor=Heinrich Kuttruff
   |Titel=Akustik
   |Verlag=Hirzel
   |Ort=Stuttgart
   |Datum=2004
   |ISBN=3-7776-1244-8}}

  • {{Literatur
   |Autor=Gerhard M�ller und Michael M�ser
   |Titel=Taschenbuch der Technischen Akustik
   |Auflage=3.
   |Verlag=Springer
   |Ort=Berlin
   |Datum=2003
   |ISBN=3-540-41242-5}}

  • {{Literatur
   |Autor=Ivar Veit
   |Titel=Technische Akustik
   |Verlag=Vogel-Verlag
   |Ort=W�rzburg
   |Datum=2005
   |ISBN=3-8343-3013-2}}

  • {{Literatur
   |Autor=Jens Ulrich und Eckhard Hoffmann
   |Titel=H�rakustik ? Theorie und Praxis
   |Verlag=DOZ-Verlag
   |Datum=2007
   |ISBN=978-3-922269-80-9}}

Weblinks

Einzelnachweise