Wellen & Schall
Schallintensität vs Abstand
Intensität fällt mit 1/r² — bewege den Beobachter und beobachte I und L.
Schallintensität vs Abstand — interaktive Wellen & Schall-Simulation. Intensität fällt mit 1/r² — bewege den Beobachter und beobachte I und L. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Abstandsquadratgesetz
Die Schallintensität nimmt von einer Punktquelle in drei Dimensionen mit 1/r² ab.
Leistung verteilt sich auf eine Kugelfläche 4πr², daher I = P/(4πr²). Verdoppelt sich der Abstand, viertelt sich die Intensität.
- I = P/(4πr²)
- I ∝ 1/r²
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Ein Lautsprecher strahlt den Schall gleichmäßig in alle Richtungen ab. Um wie viel verringert sich die Schallintensität, wenn sich ein Zuhörer doppelt so weit entfernt?
Vorhersagen zum Abwägen
- Die Intensität fällt auf 1/2 – sie fällt linear mit der Entfernung ab.
- Die Intensität sinkt auf 1/4 – sie nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab.
- Die Intensität bleibt unabhängig von der Entfernung gleich.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Abstand r (m)
Was Sie messen:
- Intensität I (µW/m²)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Tonintensitätsvoreinstellung und drücken Sie Zurücksetzen. Die Quelle strahlt 0.05 W in alle Richtungen (sphärische Ausbreitung).
- Aktivieren Sie die Intensitätsanzeige am Beobachter.
- Stellen Sie für jeden Versuch den Abstand des Beobachters von der Quelle ein und zeichnen Sie die Intensität auf.
Maßgebende Gleichung
Inverses Quadratgesetz für Schallintensität — I = P/(4πr²)
Die in alle Richtungen gleichmäßig abgestrahlte Leistung breitet sich über eine Kugel mit der Fläche 4πr² aus. Die Intensität – Leistung pro Flächeneinheit – nimmt daher mit zunehmender Entfernung von der Quelle um 1/r² ab.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch I = P/(4πr²) mit P = 0.05 W und drücken Sie Ihre Antwort in µW/m² aus (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie anhand der Oberfläche einer Kugel 4πr², warum sich die Schallleistung beim Ausbreiten so verteilt, dass die Intensität mit 1/r² statt mit 1/r abnimmt.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Bei einer Verdoppelung der Distanz wird die Intensität geviertelt, aber die Lautstärke (in Dezibel) scheint bei jeder Distanzverdoppelung nur um einen festen Betrag zu sinken. Schauen Sie sich das Schall-Dezibel-Experiment an – welche Art von Funktion wandelt ein ×4 Intensitätsverhältnis in eine feste dB-Differenz um?
- Bei diesem Experiment wird davon ausgegangen, dass die Quelle in alle Richtungen gleichmäßig strahlt. Ein Megaphon bündelt den Schall stattdessen in einem schmalen Kegel. Wie würden Sie erwarten, dass sich das Intensitätsgesetz 1/r² für eine fokussierte Quelle im gleichen Abstand ändert?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.2 Wave model
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Willkommen bei der Schallintensität
- Beobachter auswählen
- Abspielen drücken
- Schwächer mit Abstand
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.