Was ist Schall?

Schall besteht aus Schallwellen. Dies sind longitudinale (in Längsrichtung) mechanische Wellen, die sich durch ein Medium ausbreiten.

Was Schall ist, ist nun bekannt. Doch, um zu erklären, wie Schall entsteht, muss ich auf eine Analogie aus meinem eigentlichen Fachbereich zurückgreifen: Die Medizin. Der menschliche Körper kann an vielen Stellen Geräusche emittieren, jedoch sind unsere Hauptkommunikationsorgane unsere Stimmbänder. Doch ist man der Medizin verhaftet, so wird man sehr häufig und teilweise sogar von wildfremden Menschen zu einem Organ befragt, dass auf einmal kommunikativer erscheint, als unsere Stimmbänder. Es geht um Flatulenzen und den Ort ihrer Emittierung.

Schematische Zeichnung der wichtigen Körperteile

Das Geräusch, dass wir beim Flatus wahrnehmen, ist eine Vibration des M. sphincter ani externus. Beim Entweichen des Gasgemisches wird eine Schwingung ausgelöst. Wenn der Schließmuskel also nach vorne schwingt, verdrängt er Luft und überträgt seine Schwingung auf die Luft. Das für uns bekannte Geräusch findet in Form dieser Schwingung Gehör. Der M. sphincter ani externus kann eine Frequenz von mehr als 1 kHz erreichen, büßt dabei allerdings an Lautstärke ein, da meist nur ein schmaler Ring der Mukosa vibriert. Was beim Lautsprecher die Lautsprechermembranen sind, entspricht beim Flatus der perinealen und perianalen Haut. Diese funktionieren, besonders im Sitzen, als verlängerte Emissionsfläche. In physikalischer Hinsicht, nutzt der Anus die gleiche Mechanik, wie ein Lautsprecher. Der Lautsprecher benötigt zwar eine Schwingspule, die elektrische Signale in mechanische Schwingungen umsetzt, aber seine Membranen funktionieren nach dem oben beschriebenen Prinzip. Das von uns verwendete Ultraschall-Modul erzeugt folglich nach dem obigen Prinzip Schall, nur schwingt unser Lautspreche um einige Vibrationen schneller. So ist die Untergrenze von Ultraschall bei 16 kHz. Das ist mehr als der menschliche Körper produzieren und wahrnehmen kann. Doch die Stimmbänder einer Fledermaus können dieses Schall emittieren und ihre enormen Ohren können ihn unnormal schnell verarbeiten.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Beeinflussung von Schall. Hierrunter zählt alles, was sich auf die Lautstärke, Frequenz und Geschwindigkeit bezieht. Ein Blick zurück auf die Medizin-Analogie zeigt, dass hier folgende Faktoren relevant sind:

  • Die Spannung des Schließmuskels
  • Die Geschwindigkeit, mit der das Gasgemisch entweicht
  • Das Volumen des Gases und die Kompression, die beim Entweichen wirkt
  • Luftfeuchtigkeit (Zusammensetzung des Mediums)
  • Körperfett (Veränderung des Schwungkörpers)
  • Lufttemperatur

Dies lässt sich wunderbar auf das Ultraschallmodul übertragen. Bei Technische Angelegenheiten, wie die Spannung der Lautsprechermembranen, vertrauen wir dem Hersteller auf optimale Einstellung. Doch äußere Faktoren, wie die Lufttemperatur, sollen in Betracht gezogen werden. In unserer Untersuchung soll unteranderem der Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die Qualität des Schalls untersucht werden. Unter dem Punkt Lufttemperatur kann gesagt werden, dass bei stärkerer Schwingung die Geschwindigkeit des Schalls beschleunigt wird (bei 0°C 331 m/s; bei 20°C 343m/s).

Die Faktoren Volumen des Gases und die Geschwindigkeit des Gases sind elektrisch gegeben und schwer beeinflussbar.

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