Fachliche Definition

Die Schallgeschwindigkeit (bezeichnet mit dem Symbol c) ist die Geschwindigkeit, mit der sich eine mechanische Störung in einem elastischen Medium ausbreitet. Sie entspricht der Strecke, die die Wellenfront pro Zeiteinheit zurücklegt.

Dieser Wert hängt unmittelbar von den physikalischen Eigenschaften des Mediums ab, in dem sich die Welle ausbreitet, insbesondere von dessen Steifigkeit (Elastizitätsmodul) und Dichte. In Luft bei einer Temperatur von 20 °C (Normalbedingungen) beträgt die Schallgeschwindigkeit etwa 343 m/s (1235 km/h). Zu beachten ist, dass diese Geschwindigkeit mit steigender Gastemperatur zunimmt, sich jedoch bei einer Änderung des Aggregatzustands des Mediums drastisch verändert.

Akustik einfach erklärt

Stellen Sie sich eine Schallwelle als Staffellauf zur Übermittlung einer Nachricht vor, bei dem die Teilchen des Mediums (z. B. der Luft) die Läufer sind. Damit der Schall von Punkt A nach Punkt B gelangt, muss ein Teilchen das nächste anstoßen und dabei seine Energie weitergeben.

In Gasen (wie Luft) liegen die Teilchen weit auseinander – die „Läufer“ stehen in großem Abstand zueinander, sodass die Stabübergabe vergleichsweise lange dauert. In Festkörpern wie Stahl oder Beton sind die Teilchen sehr dicht gepackt und durch starre Bindungen miteinander verbunden. Dies funktioniert wie ein Newtonpendel (eine Reihe aufgehängter Kugeln) – ein Stoß gegen die erste Kugel überträgt die Energie blitzschnell an das Ende der Reihe. Deshalb breitet sich Schall in Stahl mit über 5000 m/s aus – mehr als 15-mal schneller als in Luft. Dies erklärt auch den bekannten Trick aus Western: Wer das Ohr an die Eisenbahnschienen legt, kann einen herannahenden Zug deutlich früher hören, als der Schall über die Luft wahrnehmbar ist.

Zusammenfassung

Die Schallgeschwindigkeit ist ein Parameter, der angibt, wie schnell Schallenergie durch ein bestimmtes Material transportiert wird. Sie ist in Gasen am niedrigsten, in Flüssigkeiten mittelhoch und in Festkörpern am höchsten. Das Verständnis dieses Phänomens ist entscheidend bei der Planung von Schalldämmungen sowie Beschallungsanlagen, bei denen Schallverzögerungen die Verständlichkeit der Übertragung beeinträchtigen können.